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JP7628493B2 - Current interruption device for high voltage direct current with capacitive buffer circuit and control method - Google Patents
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Current interruption device for high voltage direct current with capacitive buffer circuit and control method Download PDF

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Description

本発明は、一般的にはHVDCネットワークと称される、高電圧直流電流を輸送するおよび/または供給するネットワークの分野に関する。本発明は、特に、このようなネットワーク用の故障電流遮断装置に関する。 The present invention relates to the field of networks transporting and/or supplying high voltage direct current, commonly referred to as HVDC networks. The present invention relates in particular to a fault current interruption device for such networks.

HVDCネットワークは、特に、異種のまたは非同期の発電箇所(de sites de production d'electricite disparates ou non synchrones)の相互接続に対するソリューションと考えられる。HVDCネットワークは、特に、交流電流テクノロジーというよりもむしろ、沖合の風力発電所によって生成されるエネルギーの輸送および供給を想定したものと考えられる。これは、長距離のネットワークにおいて線路損失がより低く寄生容量の影響がないためである。典型的には、このようなネットワークは、100kVであったり100kVよりも高かったりする程度の電圧レベルを有する。 HVDC networks are considered in particular as a solution for the interconnection of dissimilar or non-synchronized electric production sites. They are considered in particular for the transport and supply of energy produced by offshore wind farms, rather than AC technology, due to the lower line losses and the absence of parasitic capacitance effects in long-distance networks. Typically, such networks have a voltage level of the order of 100 kV or even higher.

本明細書において、公称動作電圧が直流電流において1500Vよりも高い装置が、直流電流に関する高電圧と考えられる。補足すると、そのような高電圧は、直流電流において75000V(75kV)よりも高い場合において、超高電圧に分類される。当然ながら、高電圧領域は、超高電圧領域を含む。 In this specification, devices with a nominal operating voltage greater than 1500V DC are considered high voltage with respect to DC. Additionally, such high voltages are classified as extra-high voltage when they are greater than 75,000V (75kV) DC. Naturally, the high voltage region includes the extra-high voltage region.

このようなネットワークにおける直流電流の遮断は、このようなネットワークの実現可能性および発展に直接的に影響する重要な検討事項である。 The interruption of DC current in such networks is an important consideration that directly affects the feasibility and development of such networks.

交流電流の遮断を実現する、すなわち電流の遮断が機械的切替素子の開放のみによって実現される、機械的サーキットブレーカータイプの遮断装置が知られている。このような機械的切替素子は、切替素子が投入されると機械的および電気的に接触し切替素子が開放されると機械的に分離される2つの接触形成用の導電性部品を含む。このような機械的サーキットブレーカーには、自身に大電流が流れるときに、様々な欠点がある。 Mechanical circuit breaker type interrupting devices are known which realize the interruption of alternating current, i.e. the interruption of the current is realized only by opening a mechanical switching element. Such a mechanical switching element comprises two contact-making conductive parts which are in mechanical and electrical contact when the switching element is closed and which are mechanically separated when the switching element is opened. Such mechanical circuit breakers have various disadvantages when large currents flow through them.

大電流および/または高電圧下においては、機械的分離により、2つの導電性部品の間で電気アークが形成されうる。これは、装置が保護するネットワークに蓄積された大きなエネルギーに依るものである。機械的分離による電気アークが形成されたままでは、遮断装置は、電気的遮断を成し遂げない。なぜなら、アークの存在により、電流が装置を流れ続けるためである。電気的遮断は、電流の流れを有効に妨げるという意味では、直流電流かつ高電圧下という電気アークが維持され易い状況においては成し遂げるのが非常に困難であることがある。さらに、この電気アークは、一方では2つの接触形成用の導電性部品をエロ―ジョンにより劣化させ、他方では周辺環境をイオン化により劣化させる。さらに、このイオン化が原因で、電流を止めるのにいくらかの時間がかかる。このことにより、遮断装置のメンテナンス作業が必要となるのであるが、メンテナンス作業は煩わしく費用がかかる。 Under high currents and/or voltages, mechanical separation can lead to the formation of an electric arc between the two conductive parts. This is due to the large energy stored in the network that the device protects. If an electric arc is formed due to mechanical separation, the interrupting device does not achieve an electrical interruption, because the current continues to flow through the device due to the presence of the arc. An electrical interruption, in the sense of effectively preventing the current flow, can be very difficult to achieve in situations where an electric arc is likely to be maintained, such as direct current and high voltage. Moreover, this electric arc deteriorates the two contact-making conductive parts by erosion on the one hand, and the surrounding environment by ionization on the other hand. Moreover, due to this ionization, it takes some time to stop the current. This requires maintenance work on the interrupting device, which is troublesome and expensive.

HVDCネットワークにおける故障電流は、非常に激しく破壊的である。大電流が生じる故障が発生したときには、その電流を素早く遮断する必要があり、あるいは、遮断が可能となるのを待つ間において電流を制限する必要も生じうる。さらに、HVDC電流の遮断は、交流電流(AC)の遮断よりも成し遂げるのが困難である。交流電流の遮断の際には、遮断を成し遂げるのに電流のゼロクロスが利用される。しかし、直流電流、特にHVDCの場合はこれに該当しない。 Fault currents in HVDC networks are very violent and destructive. When a fault occurs that produces a large current, it may be necessary to interrupt the current quickly or it may be necessary to limit the current while waiting for the interruption to be possible. Furthermore, interrupting HVDC currents is more difficult to achieve than interrupting alternating current (AC), where the zero crossing of the current is used to achieve the interruption. However, this is not the case for direct current, especially HVDC.

従来技術
様々なソリューションが、HVDC線路における電流遮断を容易にするために提案されてきた。例えば、書類DE10.2011.083514、WO2015/078525、WO2015/166600、US2017/0178844またはDE2136865を参照できる。
PRIOR ART Various solutions have been proposed to facilitate current interruption in HVDC lines, see for example documents DE 10.2011.083514, WO 2015/078525, WO 2015/166600, US 2017/0178844 or DE 2136865.

ソリューションには、主としてサイリスタおよびIGBTである、多数の能動的な半導体切替素子を用いるものがある。しかし、これらの素子は、高価格/高電力効率である。このような半導体スイッチを過度に用いると、ソリューションのコストが増加する。 Some solutions use a large number of active semiconductor switching elements, mainly thyristors and IGBTs. However, these elements are expensive/power efficient. Excessive use of such semiconductor switches increases the cost of the solution.

WO2015/185096には、高電圧直流電流用の電流遮断装置が記載されている。この装置は、第1機械的スイッチおよび第2機械的スイッチを備える。第1機械的スイッチおよび第2機械的スイッチは、第1ポイントおよび第2ポイントの間の主線路に連続的に挿入されているが、主線路の中間ポイントから見て互いに反対側に位置する。これら2つの機械的スイッチの各々は、開放状態および投入状態の間で制御される。この装置は、第1ポイントおよび中間ポイントの間で第1スイッチと並列に配置された第1サージ抑制器を備える。この装置は、さらに、第1スイッチおよび第2スイッチによって形成されたアセンブリと電気的に並列に配置された第2サージ抑制器を備える。この装置は、さらに、第1スイッチと並列に設けられた第1キャパシタと、第2スイッチと並列に設けられた第2キャパシタと、第1スイッチおよび第2スイッチによって形成されたアセンブリと電気的に並列に配置された第3キャパシタと、を含む。それらのキャパシタは、それらのサージ抑制器の端子間の(tensions aux bornes des parasurtenseurs)従って2つのスイッチの端子間の電圧のバランスをとる役割を担う。この装置は、さらに、第1スイッチおよび第2スイッチによって形成されたアセンブリと電気的に並列に配置されたLC発振回路を含む。この発振回路は、電流のゼロクロスを主線路において形成し従って2つのスイッチを介して形成するように、主線路において逆電流(contre-courant)を生成することができる。しかし、発振電流のキャリブレーションは困難であることに留意されたい。これは、キャリブレーションでは、ゼロクロスを、2つのスイッチにおけるアークの除去を同時に行わねばならないという条件で行わねばならないためである。所定の故障電流の強度の値でこれが可能であるとしても、別の故障電流の強度の値で所望の結果を得ることは非常に困難である。 WO2015/185096 describes a current interruption device for high voltage direct current. The device comprises a first mechanical switch and a second mechanical switch. The first mechanical switch and the second mechanical switch are inserted in series in the main line between a first point and a second point, but are located on opposite sides of the main line from a midpoint. Each of the two mechanical switches is controlled between an open state and a closed state. The device comprises a first surge suppressor arranged in parallel with the first switch between the first point and the midpoint. The device further comprises a second surge suppressor arranged electrically in parallel with the assembly formed by the first switch and the second switch. The device further comprises a first capacitor arranged in parallel with the first switch, a second capacitor arranged in parallel with the second switch, and a third capacitor arranged electrically in parallel with the assembly formed by the first switch and the second switch. These capacitors are responsible for balancing the voltage between the terminals of these surge suppressors (tensions aux bornes des parasurtenseurs) and therefore between the terminals of the two switches. The device further comprises an LC oscillator circuit arranged electrically in parallel with the assembly formed by the first and second switches. This oscillator circuit is capable of generating a counter current in the main line so as to form a zero crossing of the current in the main line and thus through the two switches. It should be noted, however, that the calibration of the oscillator current is difficult, since the calibration requires that the zero crossing must be performed simultaneously with the elimination of the arc in the two switches. Even if this is possible for a given value of the magnitude of the fault current, it is very difficult to obtain the desired result for another value of the magnitude of the fault current.

文書US4442469の図9に示されている装置は、主線路において直列に設けられた3つのスイッチを含む。それら3つ(41a、41bおよび42)を開放することにより、各スイッチの接点間にアークが形成される。第1スイッチ42は、キャパシタ5と、アーク特有の負性インピーダンス(l'impedance negative caracteristique de l'arc)と、を用いて電流を遮断する。その後、放電ギャップ8の動作が開始され、スイッチ41aおよび41bにおいて逆電流およびゼロクロスが形成され、スイッチ41aおよび41bにおける電流遮断が完了する。抵抗14およびキャパシタ15は、2つのスイッチ41aおよび41bの間の電圧のバランスをとるために用いられる。このソリューションは切替アークの電圧に基づいて第1スイッチ42におけるゼロクロスを形成するものであるため、大きな故障電流を遮断することは非常に難しい。この技術による電流遮断は、8kA未満の電流に限定される。 The device shown in FIG. 9 of document US 4442469 includes three switches arranged in series in the main line. By opening the three (41a, 41b and 42), an arc is formed between the contacts of each switch. The first switch 42 interrupts the current by means of the capacitor 5 and the negative impedance characteristic of the arc. The discharge gap 8 is then activated, which creates a reverse current and a zero crossing in the switches 41a and 41b, completing the current interruption in the switches 41a and 41b. The resistor 14 and the capacitor 15 are used to balance the voltage between the two switches 41a and 41b. As this solution creates a zero crossing in the first switch 42 based on the voltage of the switching arc, it is very difficult to interrupt large fault currents. Current interruption with this technique is limited to currents below 8 kA.

文書US3758790の装置では、スイッチS1をその接点間でアークを形成させるために開放させ、その後、S1において電流のゼロクロスを形成してS1の開放を完了させるために、発振回路LC1において電流を切り替えるようにスイッチHSが投入されるようになっている。電流は、抵抗R1へと切り替えられ、低下する。その後、S2は開放され、スパークギャップFSが動作し、分岐路C2R2への残留電流の切り替えがなされる。これにより、S2において電流のゼロクロスが形成され、スイッチS2は電流遮断を完了する。このソリューションでは、大きな強度の電流を遮断するのは難しい。さらに、このソリューションでは、主スイッチS1およびS2の両方が、ネットワークの電圧よりも大きい保持電圧を有することが必要となる。さらに、この設計では、サージは制限されない。 In the device of document US3758790, the switch S1 is opened to form an arc between its contacts, after which the switch HS is thrown to switch the current in the oscillator circuit LC1 in order to create a zero crossing of the current in S1 and complete the opening of S1. The current is switched to the resistor R1 and drops. Then S2 is opened, the spark gap FS operates and the residual current is switched to the branch C2R2. This creates a zero crossing of the current in S2 and the switch S2 completes the current interruption. With this solution it is difficult to interrupt currents of large magnitude. Moreover, this solution requires that both main switches S1 and S2 have a holding voltage greater than the network voltage. Moreover, this design does not limit surges.

文書WO2015/103857、EP3.091.626、CN103.296.636およびWO2012/100831のいずれにおいても、直列に設けられキャパシタと専用の誘導素子が組み合わされたものであり、スイッチにおいて電流のゼロクロスを印加するための発振電流を形成するためのものである、発振回路が記載されている。上述のように、これらの回路では、否応なしに、初期状態すなわちそれらの動作前においてキャパシタが事前に充電されていることが必要である。スイッチを流れる電流を妨げうる発振電流を生成するためにキャパシタの電荷が用いられるのである。同様に、これらの回路では、発振回路において電流の発振を形成し電流の変化速度を制限するために、専用の誘導素子の存在が必要となる。 In documents WO 2015/103857, EP 3.091.626, CN 103.296.636 and WO 2012/100831, oscillator circuits are described that combine a capacitor in series with a dedicated inductive element to generate an oscillating current for applying a zero crossing of the current in the switch. As mentioned above, these circuits necessarily require a pre-charged capacitor in the initial state, i.e. before their operation. The charge on the capacitor is used to generate an oscillating current that can counteract the current through the switch. Similarly, these circuits require the presence of a dedicated inductive element to generate the current oscillation in the oscillator circuit and to limit the rate of change of the current.

要するに、従来技術には、合理的なサイズおよびコストで10キロアンペア(kA)よりも大きい電流遮断能力を有するソリューションは存在しない。本発明は、合理的なサイズおよびコストで、数十キロアンペア程度、例えば20キロアンペア、の電流を遮断可能な電流遮断能力を有するソリューションを提案することを目的とする。 In short, the prior art does not provide a solution with a current interruption capacity of more than 10 kiloamperes (kA) at a reasonable size and cost. The present invention aims to provide a solution with a current interruption capacity capable of interrupting currents of the order of tens of kiloamperes, e.g., 20 kiloamperes, at a reasonable size and cost.

従って、本発明は、高電圧直流電流用の電流遮断装置であって、以下を含むタイプのものを提案する:
-第1ポイントおよび第2ポイントの間の主線路、
-第1ポイントおよび第2ポイントの間の主線路に連続して挿入されているが主線路の中間ポイントから見て互いに反対側(de part et d'autre d'un point intermediaire de la ligne principale)に配置されている第1機械的スイッチおよび第2機械的スイッチであって、これら2つの機械的スイッチの各々は、開放状態および投入状態の間で制御される、第1機械的スイッチおよび第2機械的スイッチ、
-第1ポイントおよび中間ポイントの間の第1スイッチと並列に配置された第1サージ抑制器、
-第2スイッチと電気的に並列に配置された第2サージ抑制器。
The invention therefore proposes a current interruption device for high voltage direct current, of the type comprising:
- a main line between the first point and the second point;
a first mechanical switch and a second mechanical switch inserted successively in the main line between a first point and a second point, but arranged on opposite sides of an intermediate point of the main line, each of these two mechanical switches being controlled between an open state and a closed state;
a first surge suppressor arranged in parallel with the first switch between the first point and the intermediate point;
a second surge suppressor arranged electrically in parallel with the second switch;

第2サージ抑制器は、電気的に中間ポイントおよび第2ポイントの間に配置され、装置は、第1ポイントおよび第2ポイントの間に、第1スイッチおよび第2スイッチによって形成されたアセンブリと電気的に並列、かつ、第1サージ抑制器および第2サージ抑制器によって形成されたアセンブリと電気的に並列に設けられた、容量性バッファ回路を含み、容量性バッファ回路は、作動スイッチおよびバッファキャパシタを含むことを、装置は特徴とする。 The second surge suppressor is electrically disposed between the intermediate point and the second point, and the device includes a capacitive buffer circuit disposed between the first point and the second point, electrically in parallel with the assembly formed by the first switch and the second switch, and electrically in parallel with the assembly formed by the first surge suppressor and the second surge suppressor, the capacitive buffer circuit including an actuation switch and a buffer capacitor.

本発明に係る装置は、本発明の任意の他の特徴を、単独でまたは組み合わせで備えていてもよい。 The device according to the invention may also comprise any other feature of the invention, either alone or in combination.

容量性バッファ回路は、好ましくは、専用の誘導素子を含まない。 The capacitive buffer circuit preferably does not include a dedicated inductive element.

作動スイッチおよびバッファキャパシタは、第1ポイントから第2ポイントに延びる容量性バッファ回路の線路において電気的に直列に配置されていてもよい。 The actuation switch and the buffer capacitor may be electrically arranged in series in a line of the capacitive buffer circuit extending from the first point to the second point.

容量性バッファ回路は、バッファキャパシタを放電するための回路を含んでいてもよい。 The capacitive buffer circuit may include circuitry for discharging the buffer capacitor.

容量性バッファ回路は、作動スイッチと並列に配置された第3サージ抑制器であって、例えば、作動スイッチの複数の端子に直接的かつ該端子間領域を跨ぐように接続された第3サージ抑制器(directement aux bornes de l'interrupteur d'activation)を含んでいてもよい。 The capacitive buffer circuit may include a third surge suppressor arranged in parallel with the activation switch, for example a third surge suppressor connected directly to multiple terminals of the activation switch and across the area between the terminals.

装置は、第1ポイントおよび中間ポイントの間において第1スイッチと電気的に並列に配置された発振回路を含み、発振回路は、第1スイッチを流れる電流のゼロクロスを生成可能であってもよい。 The device may include an oscillator circuit arranged electrically in parallel with the first switch between the first point and an intermediate point, the oscillator circuit being capable of generating a zero crossing of a current through the first switch.

発振回路は、発振回路において互いに電気的に直列に配置された、インダクタ、キャパシタおよび発振トリガを少なくとも含んでいてもよい。 The oscillator circuit may include at least an inductor, a capacitor, and an oscillation trigger arranged electrically in series with each other in the oscillator circuit.

装置は、発振回路において、発振回路のインダクタ、キャパシタおよび発振トリガと電気的に直列に設けられた少なくとも1つのダンピング抵抗と、発振回路に直列に挿入された、抵抗値を変化させるための制御可能デバイスと、を含んでいてもよい。 The device may include at least one damping resistor in the oscillator circuit, electrically in series with the inductor, the capacitor, and the oscillation trigger of the oscillator circuit, and a controllable device for varying the resistance value, inserted in series with the oscillator circuit.

装置は、ダンピング抵抗の少なくとも1つのバイパススイッチを含み、バイパススイッチは、開放状態と投入状態の間で切り替え可能であり、ダンピング抵抗およびバイパススイッチは、バイパススイッチがある状態のときにダンピング抵抗が発振回路に電気的に直列に挿入されて発振回路のインダクタ、キャパシタおよび発振トリガと電気的に直列となり(la resistance d'amortissement est inseree electriquement en serie dans le circuit d'oscillation avec l'inductance, la capacite et l'enclencheur d'oscillation du circuit d'oscillation)、一方、バイパススイッチが別の状態のときにダンピング抵抗が発振回路で短絡する(la resistance d'amortissement est court-circuitee par rapport au circuit d'oscillation)ように、配置されていてもよい。 The device may include at least one bypass switch of the damping resistor, the bypass switch being switchable between an open state and an on state, the damping resistor and the bypass switch being arranged such that, when the bypass switch is in one state, the damping resistor is electrically inserted in series with the inductor, the capacitor and the oscillation trigger of the oscillation circuit (the resistance d'amortissement is electrically inserted in series with the inductance, the capacitor and the oscillation trigger of the oscillation circuit), while, when the bypass switch is in another state, the damping resistor is short-circuited with the oscillation circuit (the resistance d'amortissement is short-circuited with the oscillation circuit).

発振回路は、発振回路に永久的に挿入され、発振回路のインダクタ、キャパシタおよび発振トリガと電気的に直列に設けられた少なくとも1つの永久抵抗を含んでいてもよい。 The oscillator circuit may include at least one permanent resistor permanently inserted in the oscillator circuit and electrically in series with the inductor, capacitor and oscillation trigger of the oscillator circuit.

発振回路は、複数のダンピング抵抗であって複数のダンピング抵抗の各々がそのダンピング抵抗の別個のバイパススイッチに関連付けられている複数のダンピング抵抗を含み、各バイパススイッチは、開放状態と投入状態の間で切り替え可能であり、ダンピング抵抗および関連付けられたバイパススイッチは、バイパススイッチがある状態のときにスイッチに関連付けられたダンピング抵抗が発振回路に電気的に直列に挿入されて発振回路のインダクタ、キャパシタおよび発振トリガと電気的に直列となり、一方、バイパススイッチが別の状態のときにスイッチに関連付けられたダンピング抵抗が発振回路で短絡するように、配置されていてもよい。 The oscillator circuit may include a plurality of damping resistors, each of the plurality of damping resistors associated with a separate bypass switch for that damping resistor, each bypass switch being switchable between an open state and an on state, and the damping resistors and associated bypass switches may be arranged such that when the bypass switch is in one state, the damping resistor associated with the switch is inserted electrically in series with the oscillator circuit and is in electrical series with the inductor, capacitor and oscillation trigger of the oscillator circuit, while when the bypass switch is in another state, the damping resistor associated with the switch is shorted with the oscillator circuit.

第1スイッチは、少なくとも1つの真空スイッチであってもよい、または、少なくとも1つの真空スイッチを含んでいてもよい。 The first switch may be or may include at least one vacuum switch.

第2スイッチは、少なくとも1つの絶縁ガススイッチであってもよい、または、少なくとも1つの絶縁ガススイッチを含んでいてもよい。あるいは、第2スイッチは、少なくとも1つの真空スイッチであってもよい、または、少なくとも1つの真空スイッチを含んでいてもよい。 The second switch may be or may include at least one insulating gas switch. Alternatively, the second switch may be or may include at least one vacuum switch.

一実施形態では、第2サージ抑制器は、電気的に中間ポイントおよび第2ポイントの間に配置され、装置は、第1ポイントおよび第2ポイントの間に、第1スイッチおよび第2スイッチによって形成されたアセンブリと電気的に並列、かつ、第1サージ抑制器および第2サージ抑制器によって形成されたアセンブリと電気的に並列に設けられた、容量性バッファ回路を含み、容量性バッファ回路は、作動スイッチ、バッファキャパシタおよびバッファキャパシタを放電するための回路を含み、容量性バッファ回路は、専用の誘導素子を含まないことを、装置は特徴とする。 In one embodiment, the second surge suppressor is electrically disposed between the intermediate point and the second point, and the device includes a capacitive buffer circuit disposed between the first point and the second point, electrically in parallel with the assembly formed by the first switch and the second switch, and electrically in parallel with the assembly formed by the first surge suppressor and the second surge suppressor, the capacitive buffer circuit including an actuation switch, a buffer capacitor, and a circuit for discharging the buffer capacitor, and the device is characterized in that the capacitive buffer circuit does not include a dedicated inductive element.

本発明はまた、上述の遮断装置を制御するための制御方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする制御方法に関する:
-第1スイッチおよび第2スイッチを機械的に開放すること;
-開放した第1スイッチにおける電流を遮断して、第1サージ抑制器の遷移電圧よりも高く第1サージ抑制器を電流通電モードに切り替えることに適した電圧を、第1スイッチの端子間に(aux bornes de l'interrupteur primaire)を生じさせること;
-容量性バッファ回路において、バッファキャパシタが充電され第2スイッチにおける電流が逸れるのに適した電流が流れるように、作動スイッチを切り替えること。
The present invention also relates to a method for controlling the above-mentioned shutoff device, comprising the steps of:
- mechanically opening the first switch and the second switch;
interrupting the current in the open first switch and generating voltages across the terminals of the first switch that are higher than the transition voltage of the first surge suppressor and are suitable for switching the first surge suppressor into current carrying mode;
- switching the activation switch in the capacitive buffer circuit so that a suitable current flows to charge the buffer capacitor and to divert the current in the second switch.

この方法は、以下の工程を含んでいてもよい:
-第1スイッチを機械的に投入すること;
-装置を流れる電流の1または複数のパラメータ、または、相-接地間電圧を決定し、装置を流れる電流のパラメータ、または、相-接地間電圧に応じて、装置の速やかな再開放を行わせるための動作を行うこと(provoquer);
-装置の速やかな再開放がなされなかった場合に、第2スイッチを機械的に投入すること。
The method may comprise the steps of:
- mechanically closing the first switch;
determining one or more parameters of the current through the device or the phase-to-ground voltage and provoking an action to cause a rapid reopening of the device as a function of the parameters of the current through the device or the phase-to-ground voltage;
- Mechanically closing a second switch if the device is not promptly reopened.

このような方法は、さらに、装置を流れる遮断されるべき電流の強度の値を決定することと、決定された故障電流の強度の値に応じて、少なくとも1つのバイパススイッチが切り替わることによってバイパススイッチが至るべき状態(de l' etat dans lequel l'au moins un interrupteur de by-pass doit etre bascule)を決定することと、をさらに含んでいてもよい。 Such a method may further comprise determining a value of the magnitude of the current flowing through the device that is to be interrupted and determining a state in which at least one bypass switch is to be switched (de l'état dans lequel l'au moins un interrupteur de bypass doit etre bascule) depending on the determined value of the magnitude of the fault current.

本発明のいくつかの方法では、発振回路の複数のバイパススイッチの少なくともいくつかは、互いに時間差をつけて切り替えられてもよい。 In some methods of the present invention, at least some of the multiple bypass switches of the oscillator circuit may be switched with a time lag relative to one another.

本発明のいくつかの方法では、作動スイッチが切り替わると容量性バッファ回路においてバッファキャパシタを充電するのに適した電流が流れる初期状態において、バッファキャパシタが放電されている。 In some methods of the present invention, the buffer capacitor is initially discharged such that when the actuation switch is switched, a current suitable for charging the buffer capacitor flows in the capacitive buffer circuit.

図1は、本発明に係る遮断装置の第1実施形態の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a cutoff device according to the present invention. 図2は、本発明に係る遮断装置の第2実施形態の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of a shutoff device according to the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態に係る、開放工程における装置の動作に関するいくつかの量的特性の変化を模式的に示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing, in a schematic manner, the variation of some quantitative characteristics relating to the operation of the device during the opening process according to a first embodiment of the invention. 図4は、本発明に係る遮断装置において実装可能な発振回路の一変形例の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a variant of an oscillator circuit that can be implemented in a shutdown device according to the present invention.

図1は、本発明に係る遮断装置10の第1実施形態を模式的に示す。この装置は、高電圧あるいはさらには超高電圧における直流電流用である。 Figure 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of a circuit breaker device 10 according to the present invention. The device is for direct current at high or even extra-high voltages.

図1に見られるように、電流遮断装置10は、第1端子12でありうる第1ポイントと、第2端子14でありうる第2ポイントと、を含む。第1ポイント12および第2ポイント14またはこれらの端子は、装置10における電流の入力部/出力部を形成する。これらのポイントの各々は、装置10の物理的な端子、例えば、装置10の物理的接続端子、または、導電体上の(long)点である仮想的端子に対応しうる。 As seen in FIG. 1, the current interruption device 10 includes a first point, which may be a first terminal 12, and a second point, which may be a second terminal 14. The first point 12 and the second point 14, or these terminals, form the current input/output of the device 10. Each of these points may correspond to a physical terminal of the device 10, e.g., a physical connection terminal of the device 10, or a virtual terminal that is a (long) point on a conductor.

装置10は、主線路16を含む。主線路16は、第1端子12および第2端子14の間で延びている。第1ポイント12および第2ポイント14の間の主線路16では、第1端子20および第2端子22を有する第1スイッチ18と、第1端子26および第2端子28を有する第2スイッチ24とが、連続して挿入されている。第1スイッチ18の第1端子20は、第1ポイント12と同電位である。第2スイッチ24の第2端子28は、第2ポイント14と同電位である。第1スイッチ18の第2端子22および第2スイッチ24の第1端子28は、同電位であり、2つのスイッチ18、24の間に配置された主線路16の中間ポイント13と同電位である。第1スイッチ18および第2スイッチ24が電流を流す投入状態にあるとき、電流は装置10を通じて主線路16において流れる。主線路16は、装置10における第1ポイント12および第2ポイント14の間において最もインピーダンスが低い線路である。第1スイッチ18および第2スイッチ24の片方または両方は、開放状態または投入状態に切り替えられうる。 The device 10 includes a main line 16. The main line 16 extends between a first terminal 12 and a second terminal 14. A first switch 18 having a first terminal 20 and a second terminal 22 and a second switch 24 having a first terminal 26 and a second terminal 28 are inserted in series in the main line 16 between the first point 12 and the second point 14. The first terminal 20 of the first switch 18 is at the same potential as the first point 12. The second terminal 28 of the second switch 24 is at the same potential as the second point 14. The second terminal 22 of the first switch 18 and the first terminal 28 of the second switch 24 are at the same potential, and are at the same potential as the intermediate point 13 of the main line 16 disposed between the two switches 18, 24. When the first switch 18 and the second switch 24 are in a current-carrying on state, a current flows in the main line 16 through the device 10. The main line 16 is the line with the lowest impedance between the first point 12 and the second point 14 in the device 10. One or both of the first switch 18 and the second switch 24 can be switched to an open state or a closed state.

装置10は、電気設備に組み込まれることを意図したものである。例えば、装置10の第1端子12は、高電圧源を備えうる設備の一部に接続されうる。高電圧電源は、例えば、100キロボルトよりも大きい。第2端子14は、例えば、電流消費回路に接続されうる。電流消費回路は、例えば、電気負荷または電気ネットワークである。この態様において、図示の例では、電流が流れる方向について、第1端子12は、上流端子または電流入力端子であり、一方、第2端子14は、下流端子または電流出力端子であると考えることができる。この例では、装置の主線路16は、直流電圧源によって印加される公称電流が流れることを意図したものである。ただし、本発明に係る装置10は、可逆的なものであり、装置を流れる電流の流れは、反対方向でありうる。 The device 10 is intended to be incorporated into an electrical installation. For example, the first terminal 12 of the device 10 may be connected to a part of the installation that may include a high voltage source. The high voltage source may be, for example, greater than 100 kilovolts. The second terminal 14 may be connected to, for example, a current consuming circuit. The current consuming circuit may be, for example, an electrical load or an electrical network. In this aspect, in the illustrated example, the first terminal 12 may be considered to be an upstream terminal or current input terminal, while the second terminal 14 may be considered to be a downstream terminal or current output terminal, with respect to the direction of current flow. In this example, the main line 16 of the device is intended to carry a nominal current applied by a DC voltage source. However, the device 10 according to the invention is reversible, and the flow of current through the device may be in the opposite direction.

電気設備は、高電圧領域すなわち少なくとも1500ボルトよりも大きい電圧、好ましくは超高電圧領域すなわち75000Vよりも大きい電圧における、公称直流電圧で動作するように構成されている。本発明は、特に、少なくとも100000ボルト(100kV)よりも大きい電圧における、3000アンペアまで、好ましくは10000アンペアまで、またはさらには20000アンペアまでの電流を遮断する能力を有する遮断装置に有利に利用されうる。 The electrical equipment is adapted to operate at a nominal direct current voltage in the high voltage range, i.e. at least greater than 1500 volts, preferably in the extra high voltage range, i.e. greater than 75000 V. The invention may be advantageously applied in particular to interrupting devices capable of interrupting currents of up to 3000 Amperes, preferably up to 10000 Amperes or even up to 20000 Amperes, at voltages of at least greater than 100000 Volts (100 kV).

第1スイッチ18および第2スイッチ24は、特に、サーキットブレーカータイプ、断路器タイプ、またはヒューズタイプ等でありうる。以下のより具体的な例では、第1スイッチ18および第2スイッチ24の各々は、例えば、サーキットブレーカーによって形成されている。 The first switch 18 and the second switch 24 may be, in particular, a circuit breaker type, a disconnector type, or a fuse type. In a more specific example below, each of the first switch 18 and the second switch 24 is formed, for example, by a circuit breaker.

第1スイッチ18および第2スイッチ24の両方は、好ましくは、2つの電気的接点または一対の電気的接点を移動させることによって、特に離間させることによって、電気的遮断が実現される機械的電気遮断装置である。機械的装置では、電気的接点の移動は、一般的には、機械的な、空圧式の、水圧式のまたは電気式の、操作部材またはアクチュエータにより実行されるものであり、運動伝達キネマティクスによるものでありうる。この移動は、電子的に監視されうる。上述のとおり、大電流および/または高電圧の存在下では、電気的接点の機械的分離により、スイッチにおける2つの電気的接点間に電気アークが形成されうる。これは、装置が保護するネットワークに蓄積された大きなエネルギーのせいである。機械的遮断による電気アークが形成されたままでは、スイッチは、電気的遮断を成し遂げない。なぜなら、アークの存在により、電流がスイッチを流れ続けるためである。以下に説明するように、本発明は、電流の流れを有効に妨げるという意味で、電気遮断を実現するための手段を提供する。 Both the first switch 18 and the second switch 24 are preferably mechanical electrical interruption devices in which electrical interruption is achieved by moving, in particular moving apart, two electrical contacts or a pair of electrical contacts. In mechanical devices, the movement of the electrical contacts is generally performed by a mechanical, pneumatic, hydraulic or electrical operating member or actuator and may be by motion transmission kinematics. This movement may be monitored electronically. As mentioned above, in the presence of high currents and/or high voltages, the mechanical separation of the electrical contacts may cause an electrical arc to form between the two electrical contacts in the switch. This is due to the large energy stored in the network that the device protects. If the electrical arc remains formed due to the mechanical interruption, the switch does not achieve electrical interruption because the current continues to flow through the switch due to the presence of the arc. As will be explained below, the present invention provides a means for achieving electrical interruption in the sense of effectively preventing the flow of current.

第1スイッチ18および/または第2スイッチ24の各々は、単一の機械的電気遮断装置でありうる、または、電気的に直列および/または並列に配置された複数の機械的電気遮断装置でありうる。これは、絶縁流体が充填された密閉容器内に電流供給手段(“バスバー”とも称される)が収容された、“金属収容”装置と称される装置でありうる。特に、金属収容装置は、空気において絶縁が成し遂げられる装置に比べてよりコンパクトに設計されうる。 Each of the first switch 18 and/or the second switch 24 may be a single mechanical electrical interrupting device, or may be a number of mechanical electrical interrupting devices arranged electrically in series and/or in parallel. This may be what is called a "metal-encased" device, in which the current supply means (also called a "busbar") is housed in a sealed container filled with an insulating fluid. In particular, a metal-encased device may be designed to be more compact than a device in which isolation is achieved in air.

機械的電気遮断スイッチは、特に、接地電位にある容器の周壁から離れた固定位置に絶縁支持体によって保持される2つの電極を含む、従来形式のものでありうる。これらの電極は、これらの電極の一方の一部を形成する可動接続部材の位置に基づいて、電気的に接続されたり電気的に分離されたりする。可動接続部材は、例えば、命令により駆動される摺動管(tube coulissant)である。管は、一般には、それが電気的に接続される電極によって保持され、反対側の電極からの管の分離は電気アークを引き起こしがちである。この電気アークは、当該反対側の電極から管が移動するスイッチの開放動作の期間にわたり持続されうる。機械的電気遮断スイッチは、通常、管によって保持される2対の電気的接点と、2つの電極と、を含む。第1対は、装置の完全投入状態において公称電流が流れる対である。この接点対は、接点の第2対によって補助されうる。接点の第2対は、アーク接点対または第2接点対と称される。この対における2つの接点は、第1対におけるアーク現象が最小化され完全投入状態における良好な電気導電状態が確保されるように、第1対の分離中において直接接触したままとされることを意図したものである。反対に、第2対の接点は最後に分離され、電気アークが形成される。 The mechanical electrical cutoff switch may be of conventional type, in particular comprising two electrodes held by an insulating support in a fixed position away from the periphery of the vessel at earth potential. The electrodes are electrically connected or electrically separated depending on the position of a movable connecting member forming part of one of the electrodes. The movable connecting member may be, for example, a sliding tube driven by command. The tube is generally held by the electrode to which it is electrically connected, and the separation of the tube from the opposite electrode tends to cause an electric arc. This electric arc may be sustained for the duration of the opening operation of the switch, during which the tube moves away from the opposite electrode. The mechanical electrical cutoff switch usually comprises two pairs of electrical contacts held by the tubes and two electrodes. The first pair is the pair through which the nominal current flows in the fully closed state of the device. This contact pair may be supported by a second pair of contacts, which may be called the arcing contact pair or the second contact pair. The two contacts in this pair are intended to remain in direct contact during separation of the first pair to minimize arcing in the first pair and ensure good electrical conductivity in the fully closed state. Conversely, the contacts of the second pair are separated last and an electrical arc is formed.

本発明のいくつかの実施形態では、第2スイッチ24は、絶縁流体スイッチである、または、少なくとも1つの絶縁流体スイッチを含む。絶縁流体スイッチは、特に、絶縁ガススイッチである。このタイプのスイッチは、高電圧下、さらには超高電圧下における、電流の遮断に特に適している。このような装置では、能動的な遮断部材は、特に電気的接点は、絶縁流体が存する密閉容器に収容されている。絶縁流体は、ガスでありうるし、通常は通常六フッ化硫黄(SF6)であるが、液体またはオイルもまた用いられうる。絶縁流体は、加圧された、例えば絶対圧力で3バール以上の流体である。この流体は、その絶縁性を目的に選ばれ、具体的には同等の圧力の乾燥空気よりも大きい絶縁耐力を有するように選ばれる。 In some embodiments of the invention, the second switch 24 is an insulating fluid switch or includes at least one insulating fluid switch. The insulating fluid switch is in particular an insulating gas switch. This type of switch is particularly suitable for interrupting currents under high voltages, even very high voltages. In such a device, the active interrupting member, in particular the electrical contacts, are contained in a sealed container in which an insulating fluid is present. The insulating fluid can be a gas, usually sulfur hexafluoride (SF 6 ), but a liquid or oil can also be used. The insulating fluid is a pressurized fluid, for example at a pressure of 3 bar absolute or more. This fluid is chosen for its insulating properties, in particular to have a dielectric strength greater than that of dry air at an equivalent pressure.

いくつかの実施形態では、第1スイッチ18は、真空スイッチである、または、少なくとも1つの真空スイッチを含む。第1スイッチ18では、能動遮断部材、特に電気的接点が、大気圧よりも低い圧力、特に100ミリバール未満、特に10マイクロバール未満の、密閉容器に収容されている。そのようなスイッチには、電流の強度変化速度が高いすなわち時間に関する強度の微分値(dI/dt)が高い場合においても完全な電気的遮断を実現できるという利点がある。 In some embodiments, the first switch 18 is a vacuum switch or includes at least one vacuum switch. In the first switch 18, the active interrupting member, in particular the electrical contacts, are contained in a sealed container at a pressure below atmospheric pressure, in particular below 100 mbar, in particular below 10 microbar. Such a switch has the advantage that complete electrical interruption can be achieved even when the rate of change of the current intensity is high, i.e. the derivative of the intensity with respect to time (dI/dt) is high.

後により詳細に説明する実施形態を含め、いくつかの実施形態では、第1スイッチ18は、真空スイッチである、または、真空スイッチを含む、そして、第2スイッチ24は、絶縁流体スイッチであり特に絶縁ガススイッチである、または、絶縁流体スイッチを含み特に絶縁ガススイッチを含む。ただし、他の組み合わせは可能である。例えば、同一テクノロジーの、特に両方が真空スイッチタイプの、第1スイッチおよび第2スイッチという組み合わせを装置が含んでいてもよい。 In some embodiments, including those described in more detail below, the first switch 18 is or includes a vacuum switch, and the second switch 24 is or includes an insulating fluid switch, particularly an insulating gas switch, although other combinations are possible. For example, the device may include a combination of a first switch and a second switch of the same technology, particularly both of the vacuum switch type.

図1に見られるように、装置10は、第1ポイント12および中間ポイント13の間で第1スイッチ18と並列に配置され従って第1スイッチ18と電気的に並列に配置された第1サージ抑制器30と、第2スイッチ24と電気的に並列に配置され従って電気的に中間ポイント13および第2ポイント14の間に配置された第2サージ抑制器32と、を含む。 As seen in FIG. 1, the device 10 includes a first surge suppressor 30 disposed in parallel with the first switch 18 between the first point 12 and the intermediate point 13 and thus electrically in parallel with the first switch 18, and a second surge suppressor 32 disposed in parallel with the second switch 24 and thus electrically in parallel with the intermediate point 13 and the second point 14.

このような複数のサージ抑制器により、それらと並列に配置されたスイッチの端子間の電位差の大きさを制限できる。サージ抑制器30、32または“電圧サージアレスタ”は、従って、その端子間の電圧のピークを制限する装置である。サージ抑制器30、32は、通常、その端子間の電圧に応じて変化する可変抵抗を有する電気素子を備える。抵抗値の変化は、通常、サージ抑制器30、32の端子間の電圧に対して非線形である。通常、サージ抑制器30、32の端子間の電圧が遷移電圧よりも低いと、サージ抑制器30、32の抵抗は大きく、電圧の上昇に応じた抵抗の低下はゼロまたは比較的小さく、サージ抑制器は、好ましくは1アンペア(A)未満、またはさらには100ミリアンペア(mA)未満の漏れ電流しか流さない。これに対し、サージ抑制器の端子間の電圧が遷移電圧よりも高いと、サージ抑制器の抵抗は電圧の上昇に応じて急速に低下し、クリッピング電圧値または保護電圧に至り、この電圧では、サージ抑制器の抵抗は低いまたはさらには非常に低い。換言すると、サージ抑制器は、選択された電流範囲にわたる、該サージ抑制器の端子間の電圧の制限器として動作する。サージ抑制器は、サージ抑制器の大きさに応じた最大電流を流すときに保護電圧を印加する。遷移電圧よりも低いと、サージ抑制器は、電流の流れを妨げる。遷移電圧よりも高いと、サージ抑制器は、サージ抑制器を電流が流れるようにし、その端子間の電圧が少し上昇する。知られているように、遷移電圧は、通常、正確な値ではなく、むしろ、遷移電圧の範囲に対応する。しかし、本明細書において、サージ抑制器の遷移電圧は、サージ抑制器に1アンペア(A)の電流が流れる電圧であると定義する。保護電圧は、サージ抑制器にその大きさに応じた最大電流が流れるときの、サージ抑制器の端子間の電圧である。サージ抑制器の中で、ライトニングアレスタは、特に、複数のバリスタとTVSダイオード(“Transil(商標)”ダイオードのような過渡電圧抑制ダイオード)とを備えうるものとして知られている。特に、本発明の範囲において、第1サージ抑制器30および/または第2サージ抑制器32の各々は、金属酸化物バリスタ(または、MOV)を備えていてもよい。 Such surge suppressors limit the magnitude of the potential difference between the terminals of the switches placed in parallel with them. A surge suppressor 30, 32 or "voltage surge arrester" is therefore a device that limits the peak voltage across its terminals. The surge suppressor 30, 32 typically comprises an electrical element having a variable resistance that varies with the voltage across its terminals. The change in resistance is typically non-linear with respect to the voltage across the terminals of the surge suppressor 30, 32. Typically, when the voltage across the terminals of the surge suppressor 30, 32 is below the transition voltage, the resistance of the surge suppressor 30, 32 is high and there is zero or a relatively small drop in resistance with increasing voltage, and the surge suppressor preferably conducts a leakage current of less than 1 ampere (A), or even less than 100 milliamperes (mA). On the other hand, when the voltage across the terminals of the surge suppressor is higher than the transition voltage, the resistance of the surge suppressor drops rapidly with increasing voltage, leading to a clipping voltage value or protection voltage, at which the resistance of the surge suppressor is low or even very low. In other words, the surge suppressor acts as a limiter of the voltage across its terminals over a selected current range. The surge suppressor applies a protection voltage when passing a maximum current according to the size of the surge suppressor. Below the transition voltage, the surge suppressor prevents the current from passing. Above the transition voltage, the surge suppressor allows current to pass through the surge suppressor, and the voltage across its terminals rises slightly. As is known, the transition voltage usually does not correspond to an exact value, but rather to a range of transition voltages. However, in this specification, the transition voltage of a surge suppressor is defined as the voltage at which one ampere (A) of current passes through the surge suppressor. The protection voltage is the voltage across the terminals of the surge suppressor when the surge suppressor carries a maximum current according to its size. Among surge suppressors, lightning arresters are known which may in particular comprise a number of varistors and TVS diodes (transient voltage suppression diodes such as "Transil" diodes). In particular, within the scope of the present invention, each of the first surge suppressor 30 and/or the second surge suppressor 32 may comprise a metal oxide varistor (or MOV).

有利には、図示の例では、第1サージ抑制器30は、遷移電圧が例えば10000ボルト(10kV)から100000ボルト(100kV)の範囲にあるサージ抑制器でありうる。第2サージ抑制器32は、通常、第1サージ抑制器30の遷移電圧よりも遷移電圧が高いサージ抑制器である。より具体的には、サージ抑制器は、好ましくは、第2サージ抑制器32および第1サージ抑制器30の間の遷移電圧比が1と10の間であるような、遷移電圧を有する。 Advantageously, in the illustrated example, the first surge suppressor 30 may be a surge suppressor having a transition voltage in the range of, for example, 10,000 volts (10 kV) to 100,000 volts (100 kV). The second surge suppressor 32 is typically a surge suppressor having a transition voltage higher than the transition voltage of the first surge suppressor 30. More specifically, the surge suppressors preferably have transition voltages such that the transition voltage ratio between the second surge suppressor 32 and the first surge suppressor 30 is between 1 and 10.

第1サージ抑制器30の遷移電圧は、遮断装置10が挿入される電気設備の公称電圧よりも厳密に小さい。特に最適化された実施形態では、第1サージ抑制器30および第2サージ抑制器32は、第1サージ抑制器30の遷移電圧および第2サージ抑制器32の遷移電圧の合計が電気設備の公称電圧以上となるように、選択される。 The transition voltage of the first surge suppressor 30 is strictly less than the nominal voltage of the electrical equipment into which the interruption device 10 is inserted. In a particularly optimized embodiment, the first surge suppressor 30 and the second surge suppressor 32 are selected such that the sum of the transition voltage of the first surge suppressor 30 and the transition voltage of the second surge suppressor 32 is equal to or greater than the nominal voltage of the electrical equipment.

保護電圧が200kVよりも小さい第1サージ抑制器30を選択することにより、第1スイッチ18の端子間の電圧がこの保護電圧以下に維持され、これにより等価の高電圧システムに比べてコストおよびスペースの要求が大幅に小さいスイッチを使用することが可能となる。第1スイッチ18における電気的遮断も容易となる。 By selecting a first surge suppressor 30 with a protection voltage less than 200 kV, the voltage across the terminals of the first switch 18 is maintained at or below this protection voltage, allowing the use of a switch with significantly lower cost and space requirements than an equivalent high voltage system. Electrical interruption at the first switch 18 is also facilitated.

第1サージ抑制器30および/または第2サージ抑制器32の各々は、電気的に直列および/または並列に配置された複数のディスクリート素子のアセンブリによって形成されていてもよい。例えば、各ディスクリート素子は、ライトニングアレスタ、特に金属酸化物バリスタのようなバリスタであり、またはTVSダイオードである。好ましくは、電気的に直列および/または並列に配置された複数のディスクリート素子のアセンブリは、装置の他の部分から見て、アセンブリとしての等価な遷移電圧およびアセンブリとしての等価な保護電圧を有する単一のサージ抑制器の挙動を示す。 Each of the first surge suppressor 30 and/or the second surge suppressor 32 may be formed by an assembly of multiple discrete elements arranged electrically in series and/or in parallel. For example, each discrete element is a lightning arrester, a varistor, in particular a metal oxide varistor, or a TVS diode. Preferably, the assembly of multiple discrete elements arranged electrically in series and/or in parallel behaves, in the eyes of the rest of the device, as a single surge suppressor with an equivalent transition voltage as an assembly and an equivalent protection voltage as an assembly.

図1および図2に見られるように、本発明に係る遮断装置10は、第1ポイント12および第2ポイント14の間に、第1スイッチ18および第2スイッチ24によって形成されたアセンブリと電気的に並列、かつ、第1サージ抑制器30および第2サージ抑制器32によって形成されたアセンブリと電気的に並列に設けられた、専用の誘導素子がない容量性バッファ回路34を含む。容量性バッファ回路34は、作動スイッチ36およびバッファキャパシタ38を含む。図示の例では、この回路は、電気線路35を備える。電気線路35の一端は、第1ポイント12と同電位でありかつ第1スイッチ18の第1端子20と同電位であるポイントにおいて主線路16と電気的に接続されている。電気線路35の他端は、第2ポイント14と同電位でありかつ第2スイッチ24の第2端子28と同電位であるポイントにおいて主線路16と電気的に接続されている。この線路35には、作動スイッチ36およびバッファキャパシタ38が電気的に直列に挿入されている。バッファキャパシタ38は、例えば、合計電気キャパシタンスC38を有する1または複数のキャパシタを備える、または、合計電気キャパシタンスC38を有する1または複数のキャパシタによって形成されている。 1 and 2, the interrupter 10 according to the present invention includes a capacitive buffer circuit 34 without a dedicated inductive element, which is provided between the first point 12 and the second point 14, electrically in parallel with the assembly formed by the first switch 18 and the second switch 24, and electrically in parallel with the assembly formed by the first surge suppressor 30 and the second surge suppressor 32. The capacitive buffer circuit 34 includes an operating switch 36 and a buffer capacitor 38. In the illustrated example, the circuit includes an electric line 35. One end of the electric line 35 is electrically connected to the main line 16 at a point at the same potential as the first point 12 and the same potential as the first terminal 20 of the first switch 18. The other end of the electric line 35 is electrically connected to the main line 16 at a point at the same potential as the second point 14 and the same potential as the second terminal 28 of the second switch 24. The operating switch 36 and the buffer capacitor 38 are electrically inserted in series into the line 35. The buffer capacitor 38 may, for example, comprise one or more capacitors having a total electrical capacitance C38, or may be formed by one or more capacitors having a total electrical capacitance C38.

容量性バッファ回路34は、他の回路のように、特に、容量性バッファ回路34が備える電気素子の性質および回路の幾何形状に由来する寄生インダクタンスを有していてもよい。しかし、本発明が意味するところでは、容量性バッファ回路34は、専用の誘導素子を含まない、すなわち、所望の誘導機能を有するディスクリート素子を含まない、そのため、寄生インダクタンスよりも大きいインダクタンスを有する素子を含まず、特にコイルまたは誘導性強磁性コアを含まない。そのため、容量性バッファ回路のインダクタンスは非常に低く、例えば、公称ネットワーク電圧の10キロボルトの範囲につき、50マイクロヘンリー未満、または1マイクロヘンリー未満である。 The capacitive buffer circuit 34, like any other circuit, may have a parasitic inductance, which arises in particular from the nature of the electrical elements it comprises and from the geometry of the circuit. However, within the meaning of the present invention, the capacitive buffer circuit 34 does not contain a dedicated inductive element, i.e. does not contain any discrete elements with the desired inductive function, and therefore does not contain any elements with an inductance greater than the parasitic inductance, in particular does not contain any coils or inductive ferromagnetic cores. The inductance of the capacitive buffer circuit is therefore very low, for example less than 50 microhenries or even less than 1 microhenry per 10 kilovolt range of nominal network voltage.

図1および図2に示されているようないくつかの実施形態では、容量性バッファ回路34は、バッファキャパシタ38を放電するための回路を含む。図1および図2の例では、放電回路は、受動放電回路であり、能動素子を有さない。この例では、放電回路は、バッファキャパシタ38と並列に配置された抵抗39を含む。好ましくは、抵抗39は、高い電気抵抗値R39を有する。電気抵抗値R39は、並列に配置されたバッファキャパシタ38および抵抗39のダイポールであって電気線路35に挿入されたダイポールが、第2スイッチ24における電気遮断時間に比べて長い(importante)時定数を有するような値である。この時定数は、例えば50ミリ秒よりも大きい時定数であり、好ましくは100ミリ秒よりも大きい時定数である。この例では、時定数は、積R39×C38に等しい。図示されていない他のタイプの放電回路は、制御スイッチのような少なくとも1つの能動素子を含んでいてもよい。放電回路は、抵抗39に直接接続され抵抗39と電気的に直列に配置された(agence directement en serie electriquement avec la resistance 39)制御スイッチを備え、これら2つの素子のアセンブリがバッファキャパシタ38と並列に設けられていてもよい。制御スイッチが投入状態に切り替わって電流が流れているときに、バッファキャパシタ38の2つの電極板間に放電回路が形成されうる。 In some embodiments, such as those shown in Figs. 1 and 2, the capacitive buffer circuit 34 includes a circuit for discharging the buffer capacitor 38. In the example of Figs. 1 and 2, the discharge circuit is a passive discharge circuit and does not have an active element. In this example, the discharge circuit includes a resistor 39 arranged in parallel with the buffer capacitor 38. Preferably, the resistor 39 has a high electrical resistance value R39. The electrical resistance value R39 is such that the dipole of the parallel buffer capacitor 38 and resistor 39, inserted in the electrical line 35, has a time constant that is important compared to the electrical interruption time in the second switch 24. This time constant is, for example, a time constant greater than 50 milliseconds, preferably greater than 100 milliseconds. In this example, the time constant is equal to the product R39 x C38. Other types of discharge circuits not shown may include at least one active element, such as a controlled switch. The discharge circuit may comprise a control switch connected directly to and electrically in series with the resistor 39, the assembly of these two elements being arranged in parallel with the buffer capacitor 38. When the control switch is switched on and current is flowing, a discharge circuit may be formed between the two plates of the buffer capacitor 38.

図1および図2に示す実施形態は、図2の遮断装置10の容量性バッファ回路34では作動スイッチ36と並列に配置された第3サージ抑制器37が存在する点のみで、互いに異なる。第3サージ抑制器37は、有利には、図示されているように、作動スイッチ36の複数の端子に直接的かつ該端子間領域のみを跨ぐように接続されるように、配置されており、反対側に配置されているという意味では、容量性バッファ回路34の線路35において、バッファキャパシタ38と電気的に直列に接続されている(Ce parasurtenseur tertiaire 37 peut avantageusement etre, comme illustre, agence directement et uniquement aux bornes de l'interrupteur d'activation 36, au sens qu'il est au contraire agence, dans la ligne 35 du circuit capacitif tampon 34, electriquement en serie avec la capacite tampon 38)。第3サージ抑制器37は、有利には、作動スイッチ36の端子間の電圧を制限するサイズを有しうる。例えば、保護電圧が10000ボルト(10kV)から200000ボルト(200kV)の範囲にあるサージ抑制器を選択可能である。保護電圧がこの電圧範囲にある第3サージ抑制器37を選択することにより、作動スイッチ36の端子間の電圧がこの電圧範囲に維持され、これにより等価のより高電圧のシステムに比べてコストおよびスペースの要求が大幅に小さいスイッチを使用することが可能となる。 1 and 2 differ from each other only by the presence of a third surge suppressor 37 arranged in parallel with the activation switch 36 in the capacitive buffer circuit 34 of the interrupter device 10 of FIG. 2. The third surge suppressor 37 is advantageously arranged, as shown, so as to be connected directly to the terminals of the activation switch 36 and only across the area between the terminals, and is electrically connected in series with the buffer capacitor 38 in the line 35 of the capacitive buffer circuit 34, in the sense that it is arranged on the opposite side (this third surge suppressor 37 can be used either directly or in series with the buffer capacitor 38, as shown in the figure, directly and uniquely connected to the activation switch 36, which is opposite to the line 35 of the charging capacitor 34). The third surge suppressor 37 may advantageously be sized to limit the voltage across the terminals of the actuation switch 36. For example, a surge suppressor may be selected that has a protection voltage in the range of 10,000 volts (10 kV) to 200,000 volts (200 kV). By selecting a third surge suppressor 37 with a protection voltage in this voltage range, the voltage across the terminals of the actuation switch 36 is maintained in this voltage range, thereby allowing the use of a switch that has significantly less cost and space requirements than an equivalent higher voltage system.

ただし、容量性バッファ回路40においてこのような第3サージ抑制器37が存在する場合、好ましくは、第1サージ抑制器30の保護電圧よりも大きい遷移電圧を有する第3サージ抑制器が選択されることに留意されたい。具体的に、このことにより、作動スイッチ36が投入される前に第3サージ抑制器37を介して電流が流れることが防止され、これにより作動スイッチ36が投入される前にバッファキャパシタ38が充電されることが回避される。 However, it should be noted that if such a third surge suppressor 37 is present in the capacitive buffer circuit 40, the third surge suppressor is preferably selected to have a transition voltage greater than the protection voltage of the first surge suppressor 30. Specifically, this prevents current from flowing through the third surge suppressor 37 before the activation switch 36 is closed, thereby avoiding charging of the buffer capacitor 38 before the activation switch 36 is closed.

このようなバッファ回路34の役割およびこのようなバッファ回路34が存在する利点は、それらとともに与えられる装置の動作の説明から具体的に明らかとなる。この目的で、このような遮断装置10を用いて実装される遮断動作中の装置のいくつかのパラメータの変化を示す図3を参照する。ただし、バッファ回路34の役割およびバッファ回路34が存在する利点を説明する前に、以下において、遮断装置10の別の変形例に関する補足的な要素が概括的に説明されている。これらの補足的な要素は任意である。 The role of such a buffer circuit 34 and the advantages of its presence will become more clearly apparent from the description of the operation of the device given therewith. For this purpose, reference is made to FIG. 3, which shows the variation of some parameters of the device during a breaking operation implemented with such a breaker device 10. However, before describing the role of the buffer circuit 34 and the advantages of its presence, supplementary elements of another variant of the breaker device 10 are generally described below. These supplementary elements are optional.

図示の例では、遮断装置10は、有利には、第1ポイント12および中間ポイント13の間において第1スイッチ18と電気的に並列に配置された発振回路40を含む。発振回路40は、第1スイッチ18を流れる電流、ここでは第1スイッチ18のみを流れ第2スイッチ24を流れない電流、のゼロクロスを生成できるように設計されており、かつ、生成可能である。 In the illustrated example, the interruption device 10 advantageously includes an oscillator circuit 40 arranged electrically in parallel with the first switch 18 between the first point 12 and the intermediate point 13. The oscillator circuit 40 is designed and capable of generating a zero crossing of the current flowing through the first switch 18, in this case a current flowing only through the first switch 18 and not through the second switch 24.

このような発振回路40の目的は、第1スイッチ18が機械的に開放されているときの第1スイッチ18における電気的遮断を容易にすることにある。このようなスイッチの開放後であっても、スイッチにおける離間した接点間で電気アークが継続して形成されることがあり、これにより有効な電気的遮断の達成が妨げられることがある。発振回路40によって生成される、第1スイッチを流れる電流のゼロクロスは、第1スイッチ18における電気的遮断を容易にする。 The purpose of such an oscillator circuit 40 is to facilitate electrical interruption at the first switch 18 when the first switch 18 is mechanically opened. Even after such switch opening, electrical arcing may continue to form between spaced contacts in the switch, which may prevent effective electrical interruption from being achieved. The zero crossing of the current through the first switch, generated by the oscillator circuit 40, facilitates electrical interruption at the first switch 18.

発振回路40の別の実施形態が可能である。具体的に、本明細書のプリアンブルで言及した先行技術において記載されている発振回路、またはその従来技術から派生した発振回路を使用してもよい。 Other embodiments of the oscillator circuit 40 are possible. In particular, oscillator circuits described in the prior art mentioned in the preamble of this specification or derived from such prior art may be used.

図1、図2および図5に模式的に示されているようないくつかの実施形態では、発振回路40は、インダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46を少なくとも含む。これらは、発振回路40に電気的に直列に入り、第1ポイント12および中間ポイント13の間において第1スイッチ18と電気的に並列となるように配置されている。図4は、発振回路40の一実施形態を示す。この発振回路40は、インダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46のみを含む。これらは、発振回路40に電気的に直列に入り、第1ポイント12および中間ポイント13の間において第1スイッチ18と電気的に並列となるように配置されている。このような発振回路40を動作させるために、有利には、発振回路40がその動作を開始する前に、キャパシタが予め充電されている。この場合、回路40は、キャパシタ44を事前に充電するための回路(図示していない)をさらに含んでいてもよい。さらには、図1および図2に示す例では、有利には、このような発振回路において、少なくとも1つのダンピング抵抗48と、ダンピング抵抗の少なくとも1つのバイパススイッチ50と、を設けることが可能である。バイパススイッチ50は、開放状態と投入状態の間で切り替え可能である。ダンピング抵抗48およびバイパススイッチ50は、バイパススイッチ50がある状態のときにダンピング抵抗48が発振回路40に電気的に直列に入りインダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46と電気的に直列となり、一方、バイパススイッチ50が別の状態のときにダンピング抵抗48が発振回路40で短絡するように、配置されている。 In some embodiments, such as those shown diagrammatically in FIGS. 1, 2 and 5, the oscillator circuit 40 includes at least an inductor 42, a capacitor 44 and an oscillation trigger 46. These are electrically connected in series with the oscillator circuit 40 and are arranged to be electrically parallel with the first switch 18 between the first point 12 and the intermediate point 13. FIG. 4 shows an embodiment of the oscillator circuit 40. This oscillator circuit 40 includes only an inductor 42, a capacitor 44 and an oscillation trigger 46. These are electrically connected in series with the oscillator circuit 40 and are arranged to be electrically parallel with the first switch 18 between the first point 12 and the intermediate point 13. To operate such an oscillator circuit 40, the capacitor is advantageously precharged before the oscillator circuit 40 starts its operation. In this case, the circuit 40 may further include a circuit (not shown) for precharging the capacitor 44. Furthermore, in the example shown in FIGS. 1 and 2, it is advantageously possible to provide at least one damping resistor 48 and at least one bypass switch 50 for the damping resistor in such an oscillator circuit. The bypass switch 50 is switchable between an open state and an on state. The damping resistor 48 and the bypass switch 50 are arranged such that when the bypass switch 50 is in one state, the damping resistor 48 is electrically in series with the oscillator circuit 40 and is electrically in series with the inductor 42, the capacitor 44, and the oscillation trigger 46, while when the bypass switch 50 is in another state, the damping resistor 48 is shorted in the oscillator circuit 40.

ダンピング抵抗48は、電気的に直列および/または並列に配置された複数のディスクリート素子のアセンブリによって形成されていてもよいことに留意されたい。その場合、関連付けられたバイパススイッチ50は、通常、そのアセンブリと電気的に並列に配置される。 It should be noted that the damping resistor 48 may be formed by an assembly of multiple discrete elements arranged electrically in series and/or in parallel. In that case, the associated bypass switch 50 is typically arranged electrically in parallel with that assembly.

図1および2の例では、発振回路40は、第1ポイント12から中間ポイント13まで延び、ここでは第1スイッチ18と直接接続されかつ第1スイッチ18のみと並列に設けられている。その発振回路40の電気線路において、ダンピング抵抗48は、インダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46と電気的に直列である。バイパススイッチ50は、ダンピング抵抗48と直接接続されかつダンピング抵抗48のみと並列に配置されている。バイパススイッチ50が開放状態であるとき、ダンピング抵抗48は発振回路40に電気的に直列に入りインダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46と電気的に直列となり、一方、バイパススイッチ50が投入状態であるとき、ダンピング抵抗48は、発振回路40で短絡する。 1 and 2, the oscillator circuit 40 extends from the first point 12 to the intermediate point 13, where it is directly connected to the first switch 18 and is arranged in parallel with only the first switch 18. In the electrical line of the oscillator circuit 40, the damping resistor 48 is electrically in series with the inductor 42, the capacitor 44, and the oscillation trigger 46. The bypass switch 50 is directly connected to the damping resistor 48 and arranged in parallel with only the damping resistor 48. When the bypass switch 50 is open, the damping resistor 48 is electrically in series with the oscillator circuit 40 and is electrically in series with the inductor 42, the capacitor 44, and the oscillation trigger 46, while when the bypass switch 50 is closed, the damping resistor 48 is short-circuited with the oscillator circuit 40.

発振トリガ46は、スイッチであり、有利には半導体スイッチであるが、機械的スイッチであってもよい。発振トリガ46は、好ましくは、双方向スイッチである。図1および2の例のように、発振トリガ46は、互いに並列であり反対方向に向けられた(montes tete-beche)2つのサイリスタ46aおよび46bのアセンブリによって形成されていてもよい。このようなアセンブリは、TRIACに類似している。しかし、IGBTまたは他のタイプの制御スパークギャップのような、他の半導体素子が用いられうる。耐電圧または電流処理の観点から、発振トリガ46は、電気的に直列および/または並列に配置された複数のスイッチのアセンブリで形成されていてもよい。しかし、発振トリガ46は、好ましくは、装置の他の部分に対する単一のスイッチとして振る舞うよう制御されうる。 The oscillation trigger 46 is a switch, advantageously a semiconductor switch, but may also be a mechanical switch. The oscillation trigger 46 is preferably a bidirectional switch. As in the example of Figs. 1 and 2, the oscillation trigger 46 may be formed by an assembly of two thyristors 46a and 46b parallel and oriented in opposite directions. Such an assembly is similar to a TRIAC. However, other semiconductor elements, such as IGBTs or other types of controlled spark gaps, may be used. From the point of view of voltage resistance or current handling, the oscillation trigger 46 may also be formed by an assembly of several switches arranged electrically in series and/or in parallel. However, the oscillation trigger 46 may preferably be controlled to behave as a single switch with respect to the rest of the device.

バイパススイッチ50は、有利には半導体スイッチであるが、機械的スイッチであってもよい。バイパススイッチ50は、好ましくは、双方向スイッチである。図1および2の例のように、バイパススイッチ50は、互いに並列であり反対方向に向けられた2つのサイリスタ50aおよび50bのアセンブリによって形成されていてもよい。このようなアセンブリは、TRIACに類似している。しかし、IGBTまたは他のタイプの制御スパークギャップのような、他の半導体素子が用いられうる。耐電圧または電流処理の観点から、バイパススイッチ50は、電気的に直列および/または並列に配置された複数のスイッチのアセンブリで形成されていてもよい。しかし、バイパススイッチ50は、好ましくは、装置の他の部分に対する単一のスイッチとして振る舞うよう制御されうる。 The bypass switch 50 is advantageously a semiconductor switch, but may also be a mechanical switch. The bypass switch 50 is preferably a bidirectional switch. As in the example of Figs. 1 and 2, the bypass switch 50 may be formed by an assembly of two thyristors 50a and 50b parallel to each other and oriented in opposite directions. Such an assembly is similar to a TRIAC. However, other semiconductor elements such as IGBTs or other types of controlled spark gaps may be used. From the viewpoint of voltage resistance or current handling, the bypass switch 50 may also be formed by an assembly of several switches arranged electrically in series and/or in parallel. However, the bypass switch 50 may preferably be controlled to behave as a single switch with respect to the rest of the device.

図示しない変形例では、発振回路40は、発振回路40に永久的に挿入され、インダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46と電気的に直列である少なくとも1つの永久抵抗を含み、これにより、ダンピング抵抗48が発振回路40で短絡したときの、発振回路の抵抗の最小値が定められる。永久抵抗は、電気的に直列および/または並列に配置された複数のディスクリート素子のアセンブリによって形成されていてもよい。 In a variant not shown, the oscillator circuit 40 includes at least one permanent resistor permanently inserted in the oscillator circuit 40 and electrically in series with the inductor 42, the capacitor 44 and the oscillation trigger 46, thereby determining the minimum value of the resistance of the oscillator circuit when the damping resistor 48 is shorted in the oscillator circuit 40. The permanent resistor may be formed by an assembly of multiple discrete elements arranged electrically in series and/or in parallel.

発振回路40のさらに別の変形例では、発振回路40は、少なくとも1つの第2ダンピング抵抗と、第2ダンピング抵抗と関連付けられた少なくとも1つの第2バイパススイッチと、を含んでいてもよい。例えば、第2バイパススイッチがある状態であるときに、第2ダンピング抵抗が発振回路40に電気的に直列に入りインダクタ42、キャパシタ44および発振トリガ46と電気的に直列となり、第1ダンピング抵抗48が発振回路40に挿入されている場合には第1ダンピング抵抗48と電気的に直列となるという態様で、第2ダンピング抵抗および第2バイパススイッチは互いに並列に配置されている。第2バイパススイッチの別の状態では、第2ダンピング抵抗は発振回路40で短絡される。当然ながら、この変形例は2つよりも多いダンピング抵抗および従って2つよりも多いバイパススイッチに一般化されうる。各々がバイパススイッチに関連付けられている複数のダンピング抵抗を有することにより、バイパススイッチが同時に制御されうる。反対に、発振回路の複数のバイパススイッチの少なくともいくつかは、互いに時間差をつけて切り替えられてもよい。発振回路の合計の抵抗値に、2つよりも多い抵抗値の段階を適用できる。 In yet another variation of the oscillator circuit 40, the oscillator circuit 40 may include at least one second damping resistor and at least one second bypass switch associated with the second damping resistor. For example, the second damping resistor and the second bypass switch are arranged in parallel with each other in such a manner that when the second bypass switch is in one state, the second damping resistor is electrically in series with the oscillator circuit 40 and is electrically in series with the inductor 42, the capacitor 44 and the oscillation trigger 46, and when the first damping resistor 48 is inserted in the oscillator circuit 40, the second damping resistor is electrically in series with the first damping resistor 48. In another state of the second bypass switch, the second damping resistor is shorted in the oscillator circuit 40. Of course, this variation can be generalized to more than two damping resistors and therefore more than two bypass switches. By having multiple damping resistors, each associated with a bypass switch, the bypass switches can be controlled simultaneously. Conversely, at least some of the multiple bypass switches of the oscillator circuit may be switched with a time lag from each other. More than two resistance steps can be applied to the total resistance of the oscillator circuit.

上述の2つの変形例は、少なくとも1つの永久抵抗および複数のダンピング抵抗を同時に含む発振回路に組み込まれ、それらは全て発振回路において互いに直列に挿入されているまたは挿入可能である。 The two variants described above are incorporated into an oscillator circuit that simultaneously includes at least one permanent resistor and multiple damping resistors, all of which are or can be inserted in series with each other in the oscillator circuit.

発振回路40の他の実施形態では、例えば、H-Bridge、ハーフポイント等に従って構成された半導体スイッチに例示される、制御スイッチが設けられていてもよい。これらのスイッチの各々は、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)、サイリスタ、または、他のタイプのトランジスタによって形成されていてもよい。 Other embodiments of the oscillator circuit 40 may include control switches, exemplified by semiconductor switches configured according to, for example, an H-Bridge, half-point, etc. Each of these switches may be formed by an IGBT (insulated gate bipolar transistor), a thyristor, or other type of transistor.

図3では、本発明に係る遮断装置であって装置を通って電流が流れる投入状態から第1ポイント12が第2ポイント14から電気的に絶縁された開放状態へと切り替わるものに関する、以下のパラメータの経時的な変化が描かれている:
-第2スイッチ24の端子間の電圧V24;
-第2スイッチ24を流れる電流の強度I24;
-発振トリガ46を流れる電流の強度I46;
-バイパススイッチ50を流れる電流の強度I50;
-第1スイッチ18の端子間の電圧V18
-第1スイッチ18を流れる電流の強度I18;
-第1サージ抑制器30を流れる電流の強度I30;
-第2サージ抑制器32を流れる電流の強度I32;
-装置10を流れる電流の強度I12;および
-装置10の端子間の電圧V1214;
In FIG. 3 the variation over time of the following parameters is depicted for a disconnection device according to the invention switching from a closed state, with current flowing through the device, to an open state, with the first point 12 electrically isolated from the second point 14:
- voltage V24 across the terminals of the second switch 24;
- the intensity I24 of the current through the second switch 24;
- the intensity I46 of the current through the oscillation trigger 46;
- the intensity I50 of the current through the bypass switch 50;
- voltage V18 across the terminals of the first switch 18
- the intensity I18 of the current through the first switch 18;
- the intensity I30 of the current flowing through the first surge suppressor 30;
- the intensity I32 of the current flowing through the second surge suppressor 32;
- the intensity I12 of the current flowing through the device 10; and - the voltage V1214 across the terminals of the device 10;

本発明に係る遮断装置10を制御するための制御方法は、装置を投入状態から開放状態に遷移させる観点から、第1スイッチ18および第2スイッチ24を機械的に開放する工程を備える。2つのスイッチは、機械的に同時に開放されてもよく、任意の順序で連続的に開放されてもよい。図3の例では、時刻t0で開放が有効となるものとする。2つのスイッチを開放する工程は、例えば装置10を公称電流が流れている公称負荷時において、例えば、装置10の第1ポイント12に電気的に接続された電気設備の一部を、装置10の第2ポイント14に電気的に接続された電気設備の別の一部から電気的に絶縁するために、遮断装置を開放するという単純な要求によって開始されうる。2つのスイッチを開放する工程は、電気設備における電気的故障、例えば遮断装置10を流れる故障電流を伴う、の発生により開始されうる。故障電流は、装置10を流れる最大公称電流よりも大きくてもよい。故障の発生時のそのような開放は、その故障の検出、特に装置10を流れる電流の1または複数のパラメータの検出、例えば装置10を流れる電流の強度の検出、に基づいたものであってもよい。上述のように、2つのスイッチ18、24の機械的開放は、それ自身によって、2つのスイッチの各々における電気アークの形成に起因する遮断装置10を流れる電流の流れを遮断するという意味での電気的開放をもたらさないことがありうることに留意されたい。以下の方法に関する説明は、この前提に基づいたものである。 The control method for controlling the interrupting device 10 according to the present invention comprises a step of mechanically opening the first switch 18 and the second switch 24 with a view to transitioning the device from the closed state to the open state. The two switches may be mechanically opened simultaneously or successively in any order. In the example of FIG. 3, the opening is effective at time t0. The step of opening the two switches may be initiated by a simple request to open the interrupting device, for example at a nominal load with a nominal current flowing through the device 10, in order to electrically isolate a part of the electrical equipment electrically connected to the first point 12 of the device 10 from another part of the electrical equipment electrically connected to the second point 14 of the device 10. The step of opening the two switches may be initiated by the occurrence of an electrical fault in the electrical equipment, for example with a fault current flowing through the interrupting device 10. The fault current may be greater than the maximum nominal current flowing through the device 10. Such opening upon occurrence of a fault may be based on detection of the fault, in particular detection of one or more parameters of the current flowing through the device 10, for example detection of the intensity of the current flowing through the device 10. It should be noted that, as mentioned above, the mechanical opening of the two switches 18, 24 may not by itself result in an electrical opening in the sense of interrupting the flow of current through the interruption device 10 due to the formation of an electric arc in each of the two switches. The following method description is based on this premise.

この前提において、この方法では、開放した第1スイッチ18における電流を遮断して、第1サージ抑制器30の遷移電圧よりも高く第1サージ抑制器30を電流通電モードに切り替えることに適した電圧を、第1スイッチの端子間に生じさせる。開放した第1スイッチ18において電流を遮断するために、上述の発振回路40の任意のいずれかを用いることができる。しかし、開放した第1スイッチ18における電流の遮断は、他の手段、特に第1スイッチ18のサイズを適切に定めることにより実現されてもよい。そのようにサイズを定めると、発振回路がある場合に比べ、第1スイッチが大型および/または高価になるわけではあるが。図3の例では、発振回路40の実装は、発振トリガ46の投入に対応する時刻t1において開始され、第1スイッチ18の電気的開放は時刻t3において有効になるものとする。 In this premise, the method creates a voltage across the terminals of the first switch 18 suitable for interrupting the current in the open first switch 18 and switching the first surge suppressor 30 to a current conduction mode above the transition voltage of the first surge suppressor 30. Any of the oscillator circuits 40 described above can be used to interrupt the current in the open first switch 18. However, interrupting the current in the open first switch 18 may also be achieved by other means, in particular by appropriately sizing the first switch 18, although such sizing would make the first switch larger and/or more expensive than if the oscillator circuit were present. In the example of FIG. 3, the implementation of the oscillator circuit 40 is initiated at time t1, which corresponds to the turning on of the oscillation trigger 46, and the electrical opening of the first switch 18 is effective at time t3.

全ての例において、第1スイッチ18を流れる電流を遮断すると、装置10を流れる電流によりキャパシタ44が充電され、このことはキャパシタ44の端子間の電圧の上昇を引き起こし、これにより第1サージ抑制器30の端子間に同一電圧が生じ、これにより第1スイッチ18の端子間に同一電圧が生じる。故障電流が大きい場合、この電圧は図3の時刻t4において第1サージ抑制器30の遷移電圧に達し、第1サージ抑制器30の抵抗が変化して電圧の上昇が制限され、電圧が平坦となる。この段階で、第1サージ抑制器30は、電流を通すようになると考えられる。時刻t4から、装置10を流れる電流は、第1サージ抑制器30を流れるが、第2スイッチ24の接点間のアークの存在により、第2スイッチ24を継続して流れる。 In all cases, when the current through the first switch 18 is interrupted, the current through the device 10 charges the capacitor 44, which causes a rise in voltage across the capacitor 44, which in turn causes the same voltage across the first surge suppressor 30, which in turn causes the same voltage across the first switch 18. If the fault current is large, this voltage reaches the transition voltage of the first surge suppressor 30 at time t4 in FIG. 3, and the resistance of the first surge suppressor 30 changes, limiting the rise in voltage and causing the voltage to plateau. At this stage, the first surge suppressor 30 is considered to be conducting current. From time t4, the current through the device 10 flows through the first surge suppressor 30, but continues to flow through the second switch 24 due to the presence of an arc between the contacts of the second switch 24.

第2スイッチ24における電気アークを遮断するために、発振トリガ46の電流がなくなって発振トリガ46の絶縁が回復し、その後作動スイッチ36が投入されることによって容量性バッファ回路34が作動するのを待たねばならない。これは、図3の時刻t5に対応する。換言すると、容量性バッファ回路34において、バッファキャパシタ38が充電され第2スイッチ24から電流が逸れるのに適した電流が流れるように、作動スイッチ36が切り替わる。初期状態において、バッファキャパシタ38は、例えば、ここでは放電抵抗39によって形成される放電回路の存在により、放電されている。換言すると、遮断装置10は、作動スイッチ36が切り替わると容量性バッファ回路34においてバッファキャパシタ38を充電するのに適した電流が流れる初期状態において、バッファキャパシタ38が放電されているよう構成されている。そのため、そして第1サージ抑制器30の端子間の電位差の存在により、装置10を流れる電流は、容量性バッファ回路34へと切り替わり、バッファキャパシタ38を充電する。第1に、図示の例では、抵抗39の抵抗値R39は十分に大きく、抵抗を流れる放電電流は無視できることとする。反対に、容量性バッファ回路34の電気インピーダンスの値は、時刻t5の前の値よりも大幅に小さい。バッファキャパシタ38の充電期間、図3では時刻t6まで続くものとされている、は、非常に重要である。なぜなら、この期間において、装置10を流れる電流は、作動スイッチ36を流れる電流I36という形で実質的に容量性バッファ回路34を流れ、これにより第2スイッチ24を流れる電流が低減またはキャンセルされるためである。ここで、第2スイッチ24は、その接点が互いに分離した機械的遮断状態にあることを思い出されたい。第2スイッチ24を流れる電流I24の低減またはさらにはキャンセルは、有利には、第2スイッチ24における電気アークの消弧を引き起こす。時刻t5から時刻t6までの期間、この期間は第2スイッチ24からバッファ回路34に電流が逸れるべき期間であり逸れ期間d2tと称されうる、は、非常に長い期間である必要はないことに留意されたい。容量性バッファ回路34が電流を通す期間d2tは、第2スイッチ24の離間した接点間に存在するガスの脱イオン化に必要な期間よりも長ければ十分である。ガスが脱イオン化すると、第2スイッチ24の接点のギャップは、アークの再点孤を防止するのに十分となる。期間d2tは、数マイクロ秒程度であり、好ましくは20マイクロ秒未満である。 In order to interrupt the electric arc in the second switch 24, it is necessary to wait for the current in the oscillation trigger 46 to disappear, the insulation of the oscillation trigger 46 to be restored, and then for the capacitive buffer circuit 34 to be activated by closing the activation switch 36. This corresponds to the time t5 in FIG. 3. In other words, the activation switch 36 is switched so that in the capacitive buffer circuit 34, a suitable current flows to charge the buffer capacitor 38 and to divert the current from the second switch 24. In the initial state, the buffer capacitor 38 is discharged, for example, due to the presence of a discharge circuit formed here by the discharge resistor 39. In other words, the interruption device 10 is configured such that in the initial state, when the activation switch 36 is switched, a suitable current flows in the capacitive buffer circuit 34 to charge the buffer capacitor 38. Therefore, and due to the presence of a potential difference between the terminals of the first surge suppressor 30, the current flowing through the device 10 is switched to the capacitive buffer circuit 34, charging the buffer capacitor 38. Firstly, in the illustrated example, the resistance value R39 of the resistor 39 is sufficiently large so that the discharge current through it can be neglected. Conversely, the value of the electrical impedance of the capacitive buffer circuit 34 is significantly smaller than it was before the time t5. The charging period of the buffer capacitor 38, which in FIG. 3 lasts until the time t6, is very important, since during this period the current through the device 10 flows substantially through the capacitive buffer circuit 34 in the form of a current I36 through the actuation switch 36, which reduces or cancels the current through the second switch 24. It should be recalled here that the second switch 24 is in a mechanically interrupted state with its contacts separated from each other. The reduction or even cancellation of the current I24 through the second switch 24 advantageously causes the extinction of the electric arc in the second switch 24. It should be noted that the period from time t5 to time t6, during which current should be diverted from the second switch 24 to the buffer circuit 34 and may be referred to as the diversion period d2t, does not need to be very long. The period d2t during which the capacitive buffer circuit 34 passes current only needs to be longer than the period required to deionize the gas present between the spaced contacts of the second switch 24. Once the gas is deionized, the gap in the contacts of the second switch 24 is sufficient to prevent restrike of the arc. The period d2t is on the order of a few microseconds, and is preferably less than 20 microseconds.

第2スイッチ24における電流I24が低減しまたはさらにはキャンセルされる逸れ期間d2tは、回路の素子のサイズを適切に定めることにより、要求される期間に調整されうる。通常、バッファキャパシタ38の合計電気キャパシタンスC38の増加は、逸れ期間d2tを増加させる傾向にある。 The deviation period d2t, during which the current I24 in the second switch 24 is reduced or even cancelled, can be adjusted to the required period by appropriately sizing the circuit elements. Typically, an increase in the total electrical capacitance C38 of the buffer capacitor 38 tends to increase the deviation period d2t.

第1の近似では、逸れ期間d2tは、以下の法則に支配されると仮定されうる:
d2t=Vt30×C38/Idef、
ここで:
d2tは、所望の逸れ期間である;
Vt30は、第1サージ抑制器30の遷移電圧である;
C38は、バッファキャパシタ38の合計電気キャパシタンスである;
Idefは、装置を流れる故障電流の値である。
In a first approximation, the deviation term d2t can be assumed to be governed by the following law:
d2t=Vt30×C38/Idef,
Where:
d2t is the desired deviation period;
Vt30 is the transition voltage of the first surge suppressor 30;
C38 is the total electrical capacitance of the buffer capacitor 38;
Idef is the value of the fault current flowing through the device.

一指標として、バッファキャパシタ38の合計電気キャパシタンスC38の有利な値は、この値が、所望の逸れ期間d2tに装置を流れることが想定される最大故障電流値Idefmaxを乗じ第1サージ抑制器30の遷移電圧Vt30で割った値、すなわち:
C38=d2t×Idefmax/Vt30
以上となるように、決定されうる。
As a guideline, an advantageous value for the total electrical capacitance C38 of the buffer capacitor 38 is this value multiplied by the maximum fault current value Idefmax expected to flow through the device during the desired deflection period d2t divided by the transition voltage Vt30 of the first surge suppressor 30, i.e.:
C38=d2t×Idefmax/Vt30
It can be determined so that the above is the case.

時刻t6の後、第2スイッチ24は電気的に開放され電気アークの再点孤のリスクなく電圧が第2スイッチ24の端子間に生じうると考えられる。この電圧は、第2サージ抑制器32の端子間に反映される。第2サージ抑制器32は、第2スイッチの端子間の電圧を制限する役割を担いうる。サージ抑制器30の端子間の電圧およびサージ抑制器32の端子間の電圧の合計は、電圧1214である。電圧の合計は、サージ抑制器を流れる電流が存在する限り、すなわち、電流I32がゼロとは異なる限りにおいて、ネットワークの公称電圧よりも大きい電圧でありうる。これは、ネットワークへのエネルギーの吸収と密接に関係がある。 After time t6, the second switch 24 is electrically opened and it is considered that a voltage can develop across the terminals of the second switch 24 without the risk of re-igniting the electric arc. This voltage is mirrored across the terminals of the second surge suppressor 32, which can serve to limit the voltage across the terminals of the second switch. The sum of the voltage across the terminals of the surge suppressor 30 and the voltage across the terminals of the surge suppressor 32 is the voltage 1214. The sum of the voltages can be greater than the nominal voltage of the network as long as there is a current flowing through the surge suppressor, i.e. as long as the current I32 is different from zero. This has a direct connection with the absorption of energy into the network.

時刻t7から、遮断装置10は開放されていると考えられる。なぜなら、漏れ電流しか、装置10を、第1サージ抑制器30および第2サージ抑制器32を介して流れることができないためである。これに関し、遮断装置10の端子間の電圧は、第1サージ抑制器30の端子間の電圧と第2サージ抑制器32の端子間の電圧との合計であることに留意されたい。通常、この電圧は、遮断装置10が開放された定常状態において、設備の公称電圧と等しい。よって、第1サージ抑制器30および第2サージ抑制器32を、それらの遷移電圧の合計が設備の公称電圧以上となるように選択することが賢明である。 From time t7 onwards, the interruption device 10 is considered to be open, since only leakage current can flow through the device 10, via the first surge suppressor 30 and the second surge suppressor 32. In this regard, it should be noted that the voltage across the terminals of the interruption device 10 is the sum of the voltage across the terminals of the first surge suppressor 30 and the voltage across the terminals of the second surge suppressor 32. Typically, this voltage is equal to the nominal voltage of the installation in the steady state with the interruption device 10 open. It is therefore wise to select the first surge suppressor 30 and the second surge suppressor 32 such that the sum of their transition voltages is equal to or greater than the nominal voltage of the installation.

本発明に係る遮断装置10は、電気設備において、他の遮断装置と電気的に直列に関連付けられてもよいことに留意されたい。上記他の遮断装置は、例えば断路器タイプの、線路における電流を完全かつ信頼性のある態様で遮断できる遮断装置である。上記他の遮断装置は、その電流遮断能力を最適化することを必要とすることなくその絶縁性能が最適化されるように、そのサイズが定められうる。なぜなら、電流遮断能力は、本発明に係る遮断装置によって主として確保されるためである。 It should be noted that the interrupting device 10 according to the invention may be associated electrically in series with other interrupting devices in the electrical installation, for example of the disconnector type, which are able to completely and reliably interrupt the current in the line. The other interrupting devices may be sized such that their insulation performance is optimized without the need to optimize their current interrupting capacity, since the current interrupting capacity is primarily ensured by the interrupting device according to the invention.

さらに、本発明に係る遮断装置は、装置を流れる電流をその流れ方向に関わらず遮断可能な、従って装置を双方向に流れる電流を遮断可能な、双方向性の装置であることに留意されたい。よって、そのような遮断装置は、所与の時刻のネットワークの構成に応じて、線路においていずれの方向にも直流電流が流れうるメッシュネットワークを含む設備において実装されうる。 It should further be noted that the interrupting device of the present invention is a bidirectional device capable of interrupting current flowing through the device regardless of the direction of flow, and therefore capable of interrupting current flowing in both directions through the device. Thus, such an interrupting device may be implemented in an installation that includes a mesh network in which direct current may flow in either direction on the line, depending on the configuration of the network at a given time.

本発明に係る装置によれば、急速かつ信頼性のある態様で電気的開放を実現することが可能となり、高電圧、特に100kVよりも高い電圧における、高強度の(特に、10kAよりも大きい)故障電流の流れを止めることができる。しかし、装置が開放された後、故障の原因が解消したと思われた場合には、電流を元の状態に戻すために遮断装置10を電気的に再投入できるようにすることが必要である。この例では、装置10は、第1スイッチ18及び第2スイッチ24が機械的に投入され、好ましくは連続的かつその順序すなわち第1スイッチ18が機械的に投入されその後第2スイッチ24が機械的に投入されるように、制御される。この順序を遵守することにより、第2サージ抑制器32が、第1スイッチ18が機械的に再投入されたときの突入電流を制限することが可能となることに留意されたい。 The device according to the invention allows for rapid and reliable electrical opening, stopping the flow of high-intensity (particularly greater than 10 kA) fault currents at high voltages, especially greater than 100 kV. However, once the device has been opened, it is necessary to be able to electrically reclose the interrupting device 10 in order to restore the current, if the cause of the fault appears to have disappeared. In this example, the device 10 is controlled so that the first switch 18 and the second switch 24 are mechanically closed, preferably sequentially and in that order, i.e. the first switch 18 is mechanically closed and then the second switch 24. It should be noted that by observing this sequence, the second surge suppressor 32 allows for limiting the inrush current when the first switch 18 is mechanically closed again.

第1スイッチ18が投入された直ぐ後に、特に故障が除去されたことを確認するために、遮断装置10を流れる電流の、および/または、相-接地間電圧の、または、設備における、1または複数のパラメータが決定されうる。しかし、故障は除去されていない可能性がある。そのため、装置を流れる電流および/または相-接地間電圧に関する検出されたパラメータに応じて、装置の速やかな再開放が、装置10の完全な再投入である第2スイッチ24の再投入を待たずに引き起こされうる。 Immediately after the first switch 18 has been closed, one or more parameters of the current through the interrupting device 10 and/or of the phase-to-ground voltage or in the installation may be determined in order to verify, inter alia, that the fault has been cleared. However, the fault may not have been cleared. Depending on the detected parameters of the current through the device and/or the phase-to-ground voltage, a rapid reopening of the device may then be triggered without waiting for the reclosing of the second switch 24, which would be a complete reclosing of the device 10.

上述のように第1スイッチにおける有効な電気的遮断を実現するために、別の発振回路40が用いられうる。図5に示す発振回路は、実装が比較的シンプルである。しかし、この回路は、生じうる故障電流の全て、特に想定されうる最大強度のものを含む、を遮断しうるように、構成される必要がある。しかし、使用時に、この最大値には達しない故障電流が生じることがある。この例では、図5に示すような発振回路は、発振回路が生成する逆電流が故障電流に比べて非常に大きいという意味で、大き過ぎるということが理解されうる。さらに、この例では、発振回路40は、第1スイッチ18を流れる電流の1または複数のゼロクロスを生成するが、そのようなゼロクロスは、第1スイッチ18における強度の変化速度d(I18)/dtが過度に高い状態で生じる。第1スイッチ18における強度の変化速度d(I18)/dtが過度に高い状況だと、ゼロクロスがあっても電気的遮断がなされない可能性がある。 To achieve an effective electrical interruption at the first switch as described above, another oscillator circuit 40 can be used. The oscillator circuit shown in FIG. 5 is relatively simple to implement. However, this circuit must be configured so that it can interrupt all possible fault currents, especially those with the maximum magnitude that can be imagined. However, in use, fault currents that do not reach this maximum value can occur. In this example, it can be seen that an oscillator circuit such as that shown in FIG. 5 is too large in the sense that the reverse current it generates is very large compared to the fault current. Furthermore, in this example, the oscillator circuit 40 generates one or more zero crossings of the current through the first switch 18, but such zero crossings occur in a situation where the rate of change of the magnitude d(I18)/dt at the first switch 18 is too high. In a situation where the rate of change of the magnitude d(I18)/dt at the first switch 18 is too high, the zero crossings may not result in an electrical interruption.

そのため、図1および2に描かれ上述された発振回路40を実装することが提案される。そのような装置によれば、要望によっては制御可能な態様で、さらに一時的であってもよい態様で、発振回路40と、第1スイッチ18を含む主線路16の一部と、によって形成される発振ループに、ダンピング抵抗48を挿入できる。発振キャパシタ44が充電されたりその初期充電レベルが高まったりインダクタ42が充電されたりすることなく(sans changer la capacite d'oscillation 44, ni son niveau de chargement initial, et sans changer l'inductance 42)、発振回路40による発振ループに注入される発振電流を、より低コストで変更できるにようになる。バイパススイッチ50の存在は、発振回路40を、即座に、RLC直列回路からLC直列回路に変更し、また、LC直列回路からRLC直列回路に変更することを可能にする。他の実施形態では、ダンピング抵抗48に関連付けられたバイパススイッチ50の存在は、RLC直列回路である発振回路40を、即座に、合計電気抵抗値が異なる別のRLC直列回路に変更することを可能にする。 It is therefore proposed to implement the oscillator circuit 40 depicted in Figures 1 and 2 and described above. Such a device allows the insertion, if desired, of a damping resistor 48 in a controllable manner, even temporarily, in the oscillation loop formed by the oscillator circuit 40 and the part of the main line 16 including the first switch 18. This allows the oscillation current injected into the oscillation loop by the oscillator circuit 40 to be changed at lower cost, without the oscillation capacitor 44 being charged or its initial charge level increasing, or the inductor 42 being charged. The presence of the bypass switch 50 allows the oscillator circuit 40 to be changed instantly from an RLC series circuit to an LC series circuit and vice versa. In another embodiment, the presence of a bypass switch 50 associated with the damping resistor 48 allows the oscillator circuit 40, which is an RLC series circuit, to be instantly changed to another RLC series circuit with a different total electrical resistance.

主線路16を流れる故障電流に応じて、第1スイッチ18における有効な電気的遮断を実現する観点から、あるRLC直列回路の放電、あるLC直列回路の放電、または合計電気抵抗値が異なる別のRLC直列回路の放電のいずれかに由来する発振電流を、発振ループに注入できる。 Depending on the fault current flowing through the main line 16, an oscillating current can be injected into the oscillation loop, originating from the discharge of one RLC series circuit, the discharge of one LC series circuit, or the discharge of another RLC series circuit with a different total electrical resistance, in order to achieve effective electrical interruption in the first switch 18.

このような態様で、図1および2に示す発振回路40を含む遮断装置10を制御するための制御方法であって、ある時刻において、装置を流れる遮断されるべき電流の少なくとも1つのパラメータを決定すること、例えばこの電流の強度の値を決定すること、を含む方法を提供できる。この決定は、例えば第1スイッチ18を含む主線路16の一部における電流強度センサの存在による、直接的なものでありうる。この決定は、例えば遮断装置のまたは設備の他のパラメータを分析することによる、間接的なものでありうる。この決定は、直接的な決定および間接的な決定の両方を組み合わせたものでありうる。この決定は、遮断装置の開放の工程の開始前、特に第1スイッチ18の機械的開放前に、行われうる。この決定は、遮断装置の開放の工程の開始後、特に第1スイッチ18の機械的開放後に、行われうる。当然ながら、この決定に関して、遮断装置10の開放の工程の開始の前および後に決定されたパラメータを考慮することもできる。 In this manner, a control method for controlling the interrupting device 10 including the oscillator circuit 40 shown in Figs. 1 and 2 can be provided, which includes determining at least one parameter of the current to be interrupted flowing through the device at a certain time, for example determining the value of the intensity of this current. This determination can be direct, for example by the presence of a current intensity sensor in the part of the main line 16 including the first switch 18. This determination can be indirect, for example by analyzing other parameters of the interrupting device or of the installation. This determination can be a combination of both direct and indirect determination. This determination can be made before the start of the process of opening the interrupting device, in particular before the mechanical opening of the first switch 18. This determination can be made after the start of the process of opening the interrupting device, in particular after the mechanical opening of the first switch 18. Of course, for this determination, it is also possible to take into account parameters determined before and after the start of the process of opening the interrupting device 10.

この決定に基づいて、例えば故障電流の強度の決定された値に応じて、制御方法は、バイパススイッチ50が切り替わることによってバイパススイッチ50が至るべき状態を決定できる。 Based on this determination, for example depending on the determined value of the fault current intensity, the control method can determine the state to which the bypass switch 50 should be brought by switching the bypass switch 50.

図3に示す例では、より具体的には図1に示す装置の動作に関して、発振回路40が時刻t1において発振トリガ46の投入により駆動される例が描かれている。この時刻およびその直後の時刻において、バイパススイッチ50を流れる電流I50はゼロに維持されており、このことは時刻t2までバイパススイッチ50が開放状態であることを示すことに留意されたい。時刻t1とt2の間において、ダンピング抵抗48は発振回路40に有効に挿入され、RLC直列回路が形成される。発振キャパシタ44の放電の開始は、RLC直列回路の放電に対応する。時刻t2から、ダンピング抵抗48を短絡させるように、バイパススイッチ50は投入状態に切り替えられる。発振キャパシタ44の放電の残部は、LC直列回路の放電に対応する。 3 illustrates an example of the operation of the device shown in FIG. 1, in which the oscillation circuit 40 is driven by the closing of the oscillation trigger 46 at time t1. Note that at this time and immediately thereafter, the current I50 through the bypass switch 50 remains zero, indicating that the bypass switch 50 is open until time t2. Between times t1 and t2, the damping resistor 48 is effectively inserted into the oscillation circuit 40, forming an RLC series circuit. The start of the discharge of the oscillation capacitor 44 corresponds to the discharge of the RLC series circuit. From time t2, the bypass switch 50 is switched to the closed state so as to short out the damping resistor 48. The remainder of the discharge of the oscillation capacitor 44 corresponds to the discharge of the LC series circuit.

当然ながら、時刻t1およびt2の間の期間すなわち時間間隔d1t、ダンピング抵抗48が発振回路40に有効に(effectivement)挿入される時間間隔である、を決定することが可能である。この期間は、予め決定されていてもよく、装置における電流のいくつかのパラメータ、特に第1スイッチ18を流れる故障電流のパラメータ、に基づいて決定されてもよい。 Of course, it is possible to determine the period or time interval d1t between times t1 and t2, which is the time interval during which the damping resistor 48 is effectively inserted into the oscillator circuit 40. This period may be predetermined or may be determined based on some parameters of the current in the device, in particular the parameters of the fault current flowing through the first switch 18.

図1および2に示す発振回路40を含む遮断装置10は、発振トリガ46の投入時において、ダンピング抵抗48が発振回路40に挿入されるように、または反対に、ダンピング抵抗48がこの回路で短絡されるように、制御されうる。ダンピング抵抗48が発振回路40に挿入されると、特に、発振キャパシタ44の放電開始時において発振回路40によって生成される第1スイッチ18における電流の強度の変化速度d(I18)/dtが制限されうる。発振トリガ46の投入時にダンピング抵抗48が発振回路に有効に挿入される例では、ダンピング抵抗48は、図3に示すように第1スイッチ18において電気的遮断が有効となる前を含めたある時間間隔後に短絡されるように選択されうる、または反対に、ダンピング抵抗48は、発振回路40の全作動期間において発振回路にダンピング抵抗48が挿入されたままとなるように選択される。 1 and 2, the interruption device 10 including the oscillator circuit 40 can be controlled such that, at the time of closure of the oscillation trigger 46, a damping resistor 48 is inserted into the oscillator circuit 40, or conversely, the damping resistor 48 is shorted in this circuit. When the damping resistor 48 is inserted into the oscillator circuit 40, the rate of change d(I18)/dt of the intensity of the current in the first switch 18 generated by the oscillator circuit 40, particularly at the time of the start of discharging of the oscillation capacitor 44, can be limited. In the example in which the damping resistor 48 is effectively inserted into the oscillator circuit at the time of closure of the oscillation trigger 46, the damping resistor 48 can be selected to be shorted after a certain time interval, including before the electrical interruption is effective in the first switch 18, as shown in FIG. 3, or conversely, the damping resistor 48 is selected so that the damping resistor 48 remains inserted in the oscillator circuit during the entire operation period of the oscillator circuit 40.

図1に示す装置では、発振回路における特徴的なパラメータ間の最適関係は、
のように定められる。ここで、
-d1t:ダンピング抵抗48が発振回路40に有効に挿入される時間間隔;
-(dI18/dt)max:第1スイッチ18が自身で電気的遮断を実行できる、第1スイッチ18における電流のゼロクロス時のdI18/dtの最大値;
-V44i:発振回路のキャパシタ44の端子間の初期電圧;
-Idef:装置10を流れる遮断されるべき電流の強度;
-R48:ダンピング抵抗48の電気抵抗値;
-C44:発振回路40のキャパシタ44のキャパシタンス値;
-L72:発振回路40のインダクタ42のインダクタンス値。
In the device shown in FIG. 1, the optimum relationships between the characteristic parameters of the oscillator circuit are:
Here,
-d1t: the time interval during which the damping resistor 48 is effectively inserted into the oscillator circuit 40;
-(dI18/dt)max: the maximum value of dI18/dt at the zero crossing of the current in the first switch 18, at which the first switch 18 can perform an electrical cutoff by itself;
-V44i: initial voltage across the terminals of the capacitor 44 of the oscillator circuit;
- Idef: the intensity of the current to be interrupted through the device 10;
-R48: electrical resistance value of the damping resistor 48;
- C44: the capacitance value of the capacitor 44 of the oscillator circuit 40;
- L72: the inductance value of the inductor 42 of the oscillator circuit 40.

いずれの例においても、ダンピング抵抗48の電気抵抗値は大きくなくてもよい。そのため、1または複数のダンピング抵抗を形成する1または複数の素子は、コンパクトかつ安価でありうる。さらに、低い抵抗値によれば、抵抗に関連付けられたバイパススイッチ50に印加される電圧の値もまた、比較的低い。このため、1または複数のバイパススイッチ50を形成する1または複数の素子は、コンパクトかつ安価でありうる。 In either example, the electrical resistance value of the damping resistor 48 need not be large. Therefore, the element or elements forming the damping resistor or resistors can be compact and inexpensive. Furthermore, with a low resistance value, the value of the voltage applied to the bypass switch 50 associated with the resistor is also relatively low. Therefore, the element or elements forming the bypass switch 50 can be compact and inexpensive.

Claims (22)

高電圧直流電流用の電流遮断装置であって:
-第1ポイント(12)および第2ポイント(14)の間の主線路(16);
-前記第1ポイントおよび前記第2ポイントの間の前記主線路に連続して挿入されているが前記主線路の中間ポイント(13)から見て互いに反対側に配置されている第1機械的スイッチ(18)および第2機械的スイッチ(24)であって、これら2つの機械的スイッチの各々は、開放状態および投入状態の間で制御される、第1機械的スイッチ(18)および第2機械的スイッチ(24)、
-前記第1ポイントおよび前記中間ポイントの間の前記第1スイッチと並列に配置された第1サージ抑制器(30)、
-前記第2スイッチと電気的に並列に配置された第2サージ抑制器(32)、
を含むタイプのものであり、
前記第2サージ抑制器は、電気的に前記中間ポイントおよび前記第2ポイントの間に配置され、前記装置(10)は、前記第1ポイントおよび前記第2ポイントの間に、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチによって形成されたアセンブリと電気的に並列、かつ、前記第1サージ抑制器および前記第2サージ抑制器によって形成されたアセンブリと電気的に並列に設けられた、容量性バッファ回路(34)を含み、前記容量性バッファ回路は、作動スイッチ(36)およびバッファキャパシタ(38)を含むことを、特徴とする、電流遮断装置。
1. A current interruption device for high voltage direct current, comprising:
- a main line (16) between the first point (12) and the second point (14);
a first mechanical switch (18) and a second mechanical switch (24) inserted in succession in the main line between the first point and the second point but arranged opposite each other with respect to a midpoint (13) of the main line, each of these two mechanical switches being controlled between an open state and a closed state;
a first surge suppressor (30) arranged in parallel with said first switch between said first point and said intermediate point;
a second surge suppressor (32) arranged electrically in parallel with said second switch;
of a type including
the second surge suppressor is electrically disposed between the intermediate point and the second point, and the device (10) includes a capacitive buffer circuit (34) disposed between the first point and the second point, electrically in parallel with an assembly formed by the first switch and the second switch, and electrically in parallel with an assembly formed by the first surge suppressor and the second surge suppressor, the capacitive buffer circuit including an activation switch (36) and a buffer capacitor (38).
前記容量性バッファ回路(34)は、専用の誘導素子を含まないことを特徴とする、請求項1に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current as described in claim 1, characterized in that the capacitive buffer circuit (34) does not include a dedicated inductive element. 前記作動スイッチ(36)および前記バッファキャパシタ(38)は、前記第1ポイント(12)から前記第2ポイント(14)に延びる前記容量性バッファ回路の線路(35)において電気的に直列に配置されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to claim 1 or 2, characterized in that the actuation switch (36) and the buffer capacitor (38) are electrically arranged in series in the line (35) of the capacitive buffer circuit extending from the first point (12) to the second point (14). 前記容量性バッファ回路(34)は、前記バッファキャパシタ(38)を放電するための回路(39)を含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the capacitive buffer circuit (34) includes a circuit (39) for discharging the buffer capacitor (38). 前記容量性バッファ回路(34)は、前記作動スイッチ(36)と並列に配置された第3サージ抑制器(37)を含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the capacitive buffer circuit (34) includes a third surge suppressor (37) arranged in parallel with the actuation switch (36). 前記第3サージ抑制器(37)は、前記作動スイッチ(36)の複数の端子に直接的かつ該端子間領域を跨ぐように接続されていることを特徴とする、請求項5に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to claim 5, characterized in that the third surge suppressor (37) is connected directly to multiple terminals of the operating switch (36) and across the area between the terminals. 前記装置は、前記第1ポイント(12)および前記中間ポイント(13)の間において前記第1スイッチ(18)と電気的に並列に配置された発振回路(40)を含み、前記発振回路は、前記第1スイッチを流れる電流のゼロクロスを生成可能であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the device includes an oscillator circuit (40) arranged electrically in parallel with the first switch (18) between the first point (12) and the intermediate point (13), the oscillator circuit being capable of generating a zero crossing of the current flowing through the first switch. 前記発振回路(40)は、互いに電気的に直列に配置された、インダクタ(42)、キャパシタ(44)および発振トリガ(46)を少なくとも含むことを特徴とする、請求項7に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to claim 7, characterized in that the oscillator circuit (40) includes at least an inductor (42), a capacitor (44) and an oscillation trigger (46) electrically arranged in series with each other. 前記装置は、前記発振回路(40)において、前記発振回路(40)の前記インダクタ、前記キャパシタおよび前記発振トリガと電気的に直列に設けられた少なくとも1つのダンピング抵抗(48)と、前記発振回路に直列に挿入された、抵抗値を変化させるための制御可能デバイスと、を含むことを特徴とする、請求項8に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to claim 8, characterized in that the device includes at least one damping resistor (48) electrically connected in series with the inductor, the capacitor and the oscillation trigger of the oscillation circuit (40) in the oscillation circuit (40), and a controllable device for changing the resistance value inserted in series with the oscillation circuit. 前記装置は、前記ダンピング抵抗(48)の少なくとも1つのバイパススイッチ(50)を含み、前記バイパススイッチは、開放状態と投入状態の間で切り替え可能であり、前記ダンピング抵抗(48)および前記バイパススイッチ(50)は、前記バイパススイッチがある状態のときに前記ダンピング抵抗が前記発振回路(40)に電気的に直列に挿入されて前記発振回路(40)の前記インダクタ(42)、前記キャパシタ(44)および前記発振トリガ(46)と電気的に直列となり、一方、前記バイパススイッチ(50)が別の状態のときに前記ダンピング抵抗(48)が前記発振回路(40)で短絡するように、配置されていることを特徴とする、請求項9に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 10. The current interruption device for high voltage direct current according to claim 9, characterized in that the device includes at least one bypass switch (50) of the damping resistor (48), the bypass switch being switchable between an open state and an on state, the damping resistor (48) and the bypass switch (50) being arranged such that when the bypass switch is in one state, the damping resistor (48) is inserted in electrical series with the oscillator circuit (40) and is electrically in series with the inductor (42), the capacitor (44) and the oscillation trigger (46) of the oscillator circuit (40), while when the bypass switch (50) is in another state, the damping resistor ( 48 ) is short-circuited with the oscillator circuit (40). 前記発振回路(40)は、前記発振回路に永久的に挿入され、前記発振回路(40)の前記インダクタ(42)、前記キャパシタ(44)および前記発振トリガ(46)と電気的に直列に設けられた少なくとも1つの永久抵抗を含むことを特徴とする、請求項9または10に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 The current interruption device for high voltage direct current according to claim 9 or 10, characterized in that the oscillator circuit (40) includes at least one permanent resistor permanently inserted in the oscillator circuit and electrically in series with the inductor (42), the capacitor (44) and the oscillation trigger (46) of the oscillator circuit (40). 前記発振回路(40)は、複数のダンピング抵抗であって前記複数のダンピング抵抗の各々がそのダンピング抵抗の別個のバイパススイッチに関連付けられている複数のダンピング抵抗を含み、各バイパススイッチは、開放状態と投入状態の間で切り替え可能であり、ダンピング抵抗および前記関連付けられたバイパススイッチは、前記バイパススイッチがある状態のときに前記バイパススイッチに関連付けられた前記ダンピング抵抗が前記発振回路に電気的に直列に挿入されて前記発振回路(40)の前記インダクタ、前記キャパシタおよび前記発振トリガと電気的に直列となり、一方、前記バイパススイッチが別の状態のときに前記バイパススイッチに関連付けられた前記ダンピング抵抗が前記発振回路で短絡するように、配置されていることを特徴とする、請求項9から11のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 12. The current interruption device for high voltage direct current according to claim 9, wherein the oscillator circuit (40) includes a plurality of damping resistors, each of the plurality of damping resistors associated with a separate bypass switch for that damping resistor, each bypass switch being switchable between an open state and an on state, and the damping resistors and the associated bypass switches are arranged such that when the bypass switch is in one state, the damping resistor associated with the bypass switch is inserted electrically in series with the oscillator circuit and is electrically in series with the inductor, the capacitor and the oscillation trigger of the oscillator circuit (40), while when the bypass switch is in another state, the damping resistor associated with the bypass switch is short-circuited with the oscillator circuit. 前記第1スイッチ(18)は、少なくとも1つの真空スイッチを含むことを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 A current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the first switch (18) includes at least one vacuum switch. 前記第2スイッチ(24)は、少なくとも1つの絶縁ガススイッチを含むことを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 A current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the second switch (24) includes at least one insulating gas switch. 前記第2スイッチ(24)は、少なくとも1つの真空スイッチを含むことを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 A current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the second switch (24) includes at least one vacuum switch. 前記バッファキャパシタ(38)を放電するための前記回路は、前記バッファキャパシタ(38)と並列に配置された抵抗(39)を含むことを特徴とする、請求項4と組み合わされた、請求項1から15のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 A current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 15, in combination with claim 4, characterized in that the circuit for discharging the buffer capacitor (38) includes a resistor (39) arranged in parallel with the buffer capacitor (38). 前記バッファキャパシタ(38)を放電するための前記回路は、受動放電回路であり、能動素子を含まないことを特徴とする、請求項4と組み合わされた、請求項1から16のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置。 A current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 16, in combination with claim 4, characterized in that the circuit for discharging the buffer capacitor (38) is a passive discharge circuit and does not include any active elements. 請求項1から17のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置を制御するための制御方法であって、-前記第1スイッチ(18)および前記第2スイッチ(24)を機械的に開放すること;-前記開放した第1スイッチ(18)における電流を遮断して、前記第1サージ抑制器(30)の遷移電圧よりも高く前記第1サージ抑制器(30)を電流通電モードに切り替え
ることに適した電圧を、前記第1スイッチ(18)の端子間に生じさせること;
-前記容量性バッファ回路において、前記バッファキャパシタ(38)が充電され前記第2スイッチ(24)における電流が逸れるのに適した電流が流れるように、前記作動スイッチ(36)を切り替えること;
という工程を含むことを特徴とする、制御方法。
A method for controlling a current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 1 to 17, comprising: - mechanically opening the first switch (18) and the second switch (24); - creating a voltage across the terminals of the first switch (18) suitable for interrupting the current in the opened first switch (18) and switching the first surge suppressor (30) into a current carrying mode, the voltage being higher than a transition voltage of the first surge suppressor (30);
- switching the actuation switch (36) in the capacitive buffer circuit so as to pass a current suitable for charging the buffer capacitor (38) and diverting the current in the second switch (24);
A control method comprising the steps of:
-前記第1スイッチ(18)を機械的に投入すること;
-前記装置(10)を流れる電流の1または複数のパラメータ、または、相-接地間電圧を決定し、前記装置を流れる電流の前記パラメータ、または、相-接地間電圧に応じて、前記装置の速やかな再開放を行わせるための動作を行うこと;
-前記装置の速やかな再開放がなされなかった場合に、前記第2スイッチ(24)を機械的に投入すること;
という工程を含むことを特徴とする、請求項18に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置を制御するための制御方法。
- mechanically closing said first switch (18);
- determining one or more parameters of the current through said device (10) or the phase-to-ground voltage and taking actions to cause a rapid reopening of said device depending on said parameters of the current through said device or the phase-to-ground voltage;
- mechanically closing the second switch (24) if the device is not promptly reopened;
20. The method for controlling a current interruption device for high voltage direct current according to claim 18, comprising the steps of:
前記制御方法は、前記装置(10)を流れる遮断されるべき電流の強度の値を決定することと、前記決定された故障電流の強度の値に応じて、前記少なくとも1つのバイパススイッチ(50)が切り替わることによって前記バイパススイッチ(50)が至るべき状態を決定することと、を含むことを特徴とする、請求項10または12と組み合わされた、請求項18または19に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置を制御するための制御方法。 A control method for controlling a current interruption device for high voltage direct current according to claim 18 or 19, in combination with claim 10 or 12, characterized in that the control method includes determining a value of the intensity of the current to be interrupted flowing through the device (10) and determining a state to which the at least one bypass switch (50) should be switched depending on the determined value of the intensity of the fault current. 前記発振回路の前記複数のバイパススイッチの少なくともいくつかが、互いに時間差をつけて切り替えられることを特徴とする、請求項12と組み合わされた、請求項18に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置を制御するための制御方法。 A control method for controlling a current interruption device for high voltage direct current according to claim 18, in combination with claim 12, characterized in that at least some of the plurality of bypass switches of the oscillator circuit are switched with a time difference from each other. 初期状態において、前記バッファキャパシタ(38)が放電されていることを特徴とする、請求項18から21のいずれか一項に記載の高電圧直流電流用の電流遮断装置を制御するための制御方法。 A control method for controlling a current interruption device for high voltage direct current according to any one of claims 18 to 21, characterized in that in an initial state, the buffer capacitor (38) is discharged.
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